GNGTS 2016 - Atti del 35° Convegno Nazionale

GNGTS 2016 S essione 2.2 377 (dell’ordine di alcuni secondi). Nel presente lavoro abbiamo utilizzato un modello più dettagliato di una zona più limitata, che ci ha permesso di riprodurre alcune caratteristiche osservate nelle forme d’onda registrate in una banda di frequenze più ampia. In particolare è stato possibile evidenziare gli effetti delle complessità strutturali sulle forme d’onda fino ad una frequenza massima di 2 Hz. L’area di studio consiste in un quadrato di 70 km di lato, che si estende dalla destra orografica del Po (a nord) fino al fronte morfologico dell’Appennino Settentrionale (a sud) e comprende le città di Bologna e Modena. Nella parte settentrionale l’area di studio racchiude la zona epicentrale della sequenza sismica del 2012 ed un buon numero di stazioni fisse e temporanee, che hanno registrato tale sequenza. Abbiamo raccolto da letteratura (ad esempio Boccaletti e Martelli, 2004) i dati riguardanti la struttura geologica fino ad una profondità di 20 km (Fig. 1) e abbiamo costruito un modello digitale 3D utilizzando il software commerciale GeoModeller® della Intrepid Geophysics. Da un punto di vista geologico, l’area investigata è caratterizzata dalla sistema a pieghe e sovrascorrimenti NNE vergente dell’Appennino Settentrionale il cui fronte esterno è sepolto dai depositi continentali quaternari della Pianura Padana. I valori delle proprietà viscoelastiche di ciascuna unità geologica, necessari per applicare il modello alle simulazioni numeriche della propagazione delle onde sismiche, sono stati ricavati da letteratura (ad esempio Montone e Mariucci, 2015). Date le diverse caratteristiche delle litologie, i valori della velocità sismica Vs all’interno del modello variano di un fattore superiore a 10 con un rapporto Vp/Vs che arriva fino a 4.45 negli strati superficiali, ponendo un caso di non facile soluzione per le simulazioni numeriche in termini di stabilità ed accuratezza. Le simulazioni numeriche sono state eseguite mediante il codice FPSM3D sviluppato presso l’OGS (Klin et al. , 2010) e la cui accuratezza nelle applicazioni alle simulazioni del moto del suolo in modelli realistici di bacini sedimentari è stata verificata di recente (Chaljub et al., 2015). Vista l’onerosità computazionale, le simulazioni con il codice FPSM3D sono state eseguite utilizzando le risorse di calcolo ad alte prestazioni disponibili presso il consorzio CINECA. Al fine di evidenziare come il modello costruito permetta di prevedere alcune importanti caratteristiche del moto del suolo osservate nell’area, abbiamo riprodotto numericamente due eventi sismici di magnitudo M=4.2 della sequenza del 2012. La scelta di simulare eventi minori invece di quelli principali è stata dettata dalla necessità di limitare gli effetti della complessità della sorgente sismica nelle forme d’onda. Abbiamo quindi confrontato quantitativamente le forme d’onda sintetiche dal modello 3D con le forme d’onda sintetiche ottenute da un modello semplificato a strati piani paralleli (modello 1D) e con quelle registrate dalle stazioni accelerometriche dislocate nell’area (ITACA, Pacor et al., 2011). Le simulazioni basate sul modello 3D hanno permesso di riprodurre sia le ampiezze sia le durate delle forme d’onda osservate con un livello di somiglianza drasticamente migliore rispetto al modello 1D (Fig. Fig. 2 – Le simulazioni basate sul modello 3D hanno prodotto forme d’onda in alcuni casi molto simili a quelle osservate in termini sia di ampiezza sia di durata. Qui l’esempio della stazione di MODE (Modena) per la quale il modello 3D riesce a riprodurre nella componente EW delle importanti fasi osservate a più di 27 secondi dall’inizio dell’evento.