In alcune sequenze sismiche si osserva una correlazione tra le magnitudo di scosse successive, facendo sperare di poter migliorare i modelli per la previsione probabilistica dei terremoti. Tuttavia, secondo un gruppo di ricercatori dell’Università di Napoli Federico II, quando i dati indicano la presenza di una correlazione è solo perché le scosse più piccole sfuggono alle registrazioni. Nell’immagine una strada di Fort Irwin, California, il 5 luglio 2019, dopo che tre scosse di magnitudo tra 6,4, 5,4 e 7,1 partirono dalla città di Ridgecrest, cento chilometri più a nord. Credit: Janell Ford/DVIDS.
I sismologi si chiedono da sempre se un terremoto grande preannunci l’arrivo di un terremoto ugualmente grande o più grande. Si interrogano cioè sull’esistenza di una correlazione tra la magnitudo delle scosse registrate durante una sequenza sismica. Secondo un gruppo di sismologi dell’Università di Napoli Federico II, se questa correlazione c’è è dovuta solo al fatto che non sappiamo rilevare tutti i terremoti piccoli durante le sequenze. Tenendo conto dei terremoti mancanti, la correlazione scompare, e con lei la possibilità di trovare eventi precursori di grandi terremoti. I ricercatori hanno raggiunto questa conclusione considerando la sequenza sismica che ha colpito la California meridionale nel 2019, con le tre scosse principali avvenute tra il 4 e il 5 luglio con magnitudo 6,4, 5,4 e 7,1, rispettivamente. I risultati sono descritti in un articolo pubblicato sulla rivista Seismological Research Letter.
Come abbiamo già raccontato qui, la probabilità che un terremoto avvenga subito dopo un altro aumenta nell’immediatezza e nella zona circostante l’epicentro, ma il valore della sua magnitudo non è influenzato da quella delle scosse precedenti. È come se ogni volta che avviene un nuovo terremoto la magnitudo venisse sorteggiata da un’urna piena di biglie di diversi colori (corrispondenti alle diverse magnitudo) presenti sempre nella stessa proporzione ovunque nel mondo.
La legge che descrive questa proporzione si chiama Guntenberg-Richter, dal nome dei due scienziati che la proposero nel 1944, studiando i terremoti in California. Tradotta in termini di urna, la legge prescrive che nell’urna ci saranno una biglia rossa per i terremoti di magnitudo 6, 10 gialle per quelli di magnitudo 5, 100 verdi per magnitudo 4 e 1000 bianche per magnitudo 3. A ogni pescata, cioè a ogni evento sismico in una sequenza, la biglia viene poi re-inserita nell’urna per non alterare la proporzione dei colori.
Negli anni i ricercatori hanno messo in discussione questa legge, trovando che diverse sequenze contengono meno terremoti di magnitudo piccole rispetto a quanto atteso contando i terremoti di magnitudo grandi (o viceversa, più terremoti grandi rispetto all’atteso). Nelle stesse sequenze hanno trovato una correlazione tra le magnitudo di eventi successivi, concludendo che sarebbe in principio possibile prevedere l’arrivo di un terremoto e la sua magnitudo guardando a ciò che è accaduto prima.
Altri studi però hanno smentito queste conclusioni, mostrando che entrambe queste deviazioni sono dovute al fatto che nei cataloghi sismici mancano dei terremoti, di solito i meno intensi della sequenza.
«I terremoti di bassa magnitudo producono segnali molto deboli, facilmente mascherati dal rumore ambientale o da altre vibrazioni locali. Inoltre, nelle sequenze sismiche intense, dove molti eventi avvengono ravvicinati nel tempo, i piccoli terremoti possono essere coperti dai segnali di eventi più grandi, rendendo difficile individuarli nell’analisi dei dati grezzi delle stazioni», spiega Paola Corrado, ricercatrice all’Università di Napoli Federico II e prima autrice dello studio.
Tra le sequenze al centro di questo dibattito c’è quella di Ridgecrest del 2019. Sembra infatti che si siano verificati più terremoti grandi di quanto non ci si aspettasse sulla base della legge di Gutenberg-Richter. Invece di esserci un fattore dieci tra il numero di terremoti di magnitudo 5 e magnitudo 4, c’è un fattore cinque. Oltre a questo, si trova una correlazione positiva tra le magnitudo di eventi successivi.
Gli autori dello studio hanno cercato di capire se entrambe queste caratteristiche potessero essere spiegate dalla mancata rilevazione di terremoti a bassa magnitudo durante la sequenza.
Per farlo hanno usato un modello per la simulazione delle sequenze messo a punto in un lavoro precedente, di cui abbiamo parlato qui, per generare dei cataloghi sismici sintetici che avessero caratteristiche simili alla sequenza di Ridgecrest e poi hanno rimosso alcune scosse per riprodurre artificialmente gli eventi reputati mancanti nel catalogo reale.
«L’analisi di cataloghi reali ha mostrato che subito dopo un evento sismico la magnitudo minima rilevabile [soglia di rilevabilità] aumenta temporaneamente», spiega Corrado e aggiunge «ogni evento in una sequenza impone una propria magnitudo minima rilevabile e contribuisce insieme a tutti gli eventi avvenuti fino a quel momento a determinare per sovrapposizione la minima magnitudo rilevabile in quel momento.» Sulla base della magnitudo minima rilevabile in un dato istante, gli autori hanno valutato, in modo probabilistico, se l’evento successivo sarebbe stato rilevato. «Gli eventi al di sotto della minima magnitudo rilevabile non vengono eliminati con un criterio deterministico, ma rimossi secondo una probabilità dipendente dalla magnitudo, in modo coerente con la natura graduale del processo reale di rilevazione», commenta Corrado.
Mentre considerando le sequenze complete la distribuzione magnitudo frequenza si comporta come atteso, ovvero decresce esponenzialmente con un fattore 10, una volta rimosse le scosse “non rilevabili”, gli autori hanno ottenuto un fattore inferiore, intorno a 9 e statisticamente diverso da 10. Inoltre, la correlazione tra le magnitudo di eventi successivi non c’è nei cataloghi sintetici completi mentre compare in quelli incompleti.
Risultati simili sono stati ottenuti ripetendo la stessa procedura per tutte le sequenze individuate nel catalogo dei terremoti registrati in California meridionale tra il 1981 e il 2022.
«Questi risultati indicano che la correlazione di magnitudo non ha origine in processi fisici sottostanti che potrebbero essere utilizzati come segnali precursori», scrivono gli autori nelle conclusioni.
