GNGTS 2016 - Atti del 35° Convegno Nazionale

GNGTS 2016 S essione 2.2 373 GITANES: un package MATLAB per la valutazione della risposta di sito con la tecnica dell’inversione generalizzata GIT P. Klin, G. Laurenzano, E. Priolo Centro Ricerche Sismologiche - Istituto Nazionale di Oceanografia e di Geofisica Sperimentale (OGS), Trieste Il contributo descrive il “package” per Matlab realizzato presso l’OGS, per l’analisi spettrale delle forme d’onda di terremoti registrati da una rete sismica. Il package permette l’applicazione della tecnica d’inversione generalizzata (generalized inversion technique – GIT) per isolare nello spettro dei sismogrammi il contributo della sorgente sismica e della risposta di sito. Com’è noto la risposta di sito (intesa come amplificazione spettrale) ricopre un ruolo fondamentale nella microzonazione sismica. Tra le tecniche di determinazione della risposta di sito sono di particolare interesse quelle che si basano sulle registrazioni degli eventi sismici in quanto misurano direttamente il fenomeno sotto indagine. Questi approcci richiedono una campagna di acquisizione di segnali da terremoti, con la posa di una rete di stazioni sismometriche nell’area di studio. Il metodo di valutazione più diretto delle risposte di sito consiste nel ‘Reference Site Spectral Ratio’ (RSSR), introdotto da Borcherdt (1970) e nel quale la risposta di sito viene descritta con il rapporto tra lo spettro di ampiezza della forme d’onda del terremoto registrata nel sito in questione e lo spettro di ampiezza della forme d’onda dello stesso terremoto registrata in un sito caratterizzato da risposta di sito neutra (sito di riferimento). Più versatile del metodo RSSR risulta l’applicazione della tecnica GIT introdotta nello studio degli spettri dei sismogrammi da Andrews (1986) e adattata all’analisi della risposta di sito da Hartzell (1992). Questa tecnica si basa sulla decomposizione dello spettro di ampiezza dei segnali registrati nel sito i-esimo per l’evento j-esimo U ij ( f ) nella componente sorgente S j ( f ) , propagazione P ij ( f ) e sito Z i ( f ) : log U ij ( f ) = log S j ( f ) + log P ij ( f ) + log Z i ( f ). (1) Una volta raccolti i dati U ij ( f ) e scelto un modello di propagazione per calcolare i termini P ij ( f ), l’Eq. 1 permette di definire un problema lineare con incognite S j ( f ) e Z i ( f ), che richiede un ulteriore vincolo per poter essere risolto. La scelta più naturale consiste nell’imposizione dell’amplificazione spettrale in uno o più siti. Imponendo l’amplificazione spettrale neutra in un sito, GIT equivale ad una variante più sofisticata del RSSR. Il package Matlab GITANES (GIT Analysis of Earthquake Spectra) è stato sviluppato per permettere una rapida applicazione del GIT alla valutazione delle risposte di sito e degli spettri di sorgente dai dati di una campagna di acquisizione. L’esecuzione di GITANES viene inizializzata semplicemente specificando la cartella del file-system che contiene le forme d’onda degli eventi registrati. Nella presente versione le forme d’onda devono essere nel formato del Seismic Analysis Code - SAC (Goldstein e Snoke, 2005) e corrette per la risposta strumentale. Inoltre il header SAC deve essere compilato in alcuni campi quali il primo arrivo delle onde P e le coordinate della stazione e dell’ipocentro dell’evento. In base ai dati contenuti negli header SAC il programma imposta il sistema di equazioni, determina le distanze r ij dal sito i-esimo alla sorgente dell’evento j-esimo e calcola i termini propagazione secondo il seguente modello P ij ( f ) = r -γ ij exp(- π r ij f (1- η ) / V S Q ) (2) dove γ descrive lo spreading geometrico, Q e η definiscono l'attenuazione e Vs è la velocità delle onde S. In base al dato del primo arrivo in ogni sismogramma e al valore di Vs il programma individua la finestra temporale dove le onde S sono dominanti e ne calcola lo spettro di ampiezza. Infine, considerando come sito di riferimento il sito medio di tutti i siti, GITANES risolve l’Eq. 1 applicando il metodo dei minimi quadrati pesati, dove il peso viene attribuito considerando il rapporto tra il segnale delle onde S e il rumore pre-evento. L’utente ha la possibilità di variare i valori dei parametri γ, Q,η e V S nell’Eq. 2, di escludere dall’analisi determinati eventi o stazioni, di cambiare la scelta dei siti di riferimento e di decidere il campionamento del dominio delle