GNGTS 2022 - Atti del 40° Convegno Nazionale

418 GNGTS 2022 Sessione 3.2 LA STABILITÀ IN FREQUENZA DELLE RISONANZE NEI BACINI SEDIMENTARI G. Lattanzi, S. Castellaro, M. Di Donato Dipartimento di Fisica e Astronomia – Alma Mater Studiorum Università di Bologna, Bologna, Italia Le frequenze di risonanza dei corpi sedimentari sono impiegate da diversi anni sia agli scopi di previsione della risposta sismica locale, sia – mediante inversione di diverso tipo – come strumenti di prospezione geofisica per stimare le profondità dei bedrock sismici. È opinione comune che, affinché le frequenze di risonanza siano riconoscibili in condizioni di eccitazione ambientale, i bacini sedimentari debbano essere eccitati da rumore bianco o che l’andamento della forzante debba essere eliminato attraverso i rapporti spettrali H/V. Il microtremore ambientale, però, non è decisamente bianco (Peterson, 1993) e dividere le componenti orizzontali (H) per quelle verticali (V) non è concettualmente appropriato perché anche le componenti verticali portano in sé – pure se con minore ampiezza - le risonanze verticali. In realtà, nei bacini sedimentari profondi, le frequenze di risonanza emergono chiaramente anche osservando semplicemente gli spettri individuali del moto in condizioni di microtremore. Negli ultimi anni è stata dedicata particolare attenzione allo studio delle risonanze in questi bacini (valli alpine) poiché i rapporti tra le frequenze modali nelle diverse direzioni principali e le successioni di modi superiori sono legate alla forma del bacino (Sgattoni e Castellaro, 2020; Castellaro e Musinu, 2021) e possono essere impiegate come strumento di prospezione geofisica. Sperimentalmente, il riconoscimento delle frequenze modali può essere effettuato usando i rapporti spettrali tra coperture e bedrock (Roten et al. , 2006), impiegando stazioni multiple sincronizzate (Ermert et al. , 2014), o anche stazioni singole (Sgattoni and Castellaro, 2020). L’uso di stazioni multiple permette di ricostruire anche le forme modali e quindi di associare le frequenze di risonanza a modi specifici di vibrare del bacino ma in realtà anche le registrazioni di stazioni asincrone hanno, per via indiretta, questa possibilità. Un aspetto fondamentale dell’impiego delle frequenze di risonanza come strumento di prospezione sismostratigrafica è stabilire con quale precisione sia possibile determinare sperimentalmente le autofrequenze. In questo studio ci siamo pertanto concentrati sulla stabilità temporale delle frequenze di risonanza nei bacini alpini. Abbiamo selezionato 4 stazioni sismiche poste entro grandi bacini alpini in Italia (GARG, valle dell’Adige), Francia (OGFO, valle del Isère) e Svizzera (SIOO, SEFS, valle del Rodano e del Reuss rispettivamente), tutti con rapporti di aspetto compresi tra 0.3 e 0.6. Tali stazioni sismiche, appartenenti a diverse reti, sono equipaggiate con accelerometri e distribuiscono dati in continuo accessibili mediante la piattaforma IRIS.edu. Abbiamo analizzato i dati di microtremore di dette stazioni, ruotandoli dagli assi NS, EW standard di acquisizione, alle direzioni principali delle valli (longitudinale e trasversale) e sono emersi in tutti i casi in modo molto netto i modi longitudinali di vibrare ( L i ), i modi trasversali ( T i ) e in molti casi anche quelli verticali ( V i ), le cui forme caratteristiche sono date in Figura 1. Per i principi base dell’identificazione modale sperimentale si rimanda a Sgattoni e Castellaro (2020) e Castellaro e Musinu (2021). In queste stazioni abbiamo studiato l’andamento delle frequenze modali su 5 anni, processando i dati su finestre di 10 minuti per 30 minuti, 1 ora e 6 ore giornaliere, e studiando segmenti di registrazione che andassero da 30 min fino a 5 anni. In media per ciascun set di 5 anni abbiamo calcolato circa 275.000 valori di frequenza per ciascun modo di vibrare, su base di finestre spettrali di 10 minuti di durata. Abbiamo verificato che aumentare la dimensione delle finestre non porta ad una maggior chiarezza del risultato. Abbiamo potuto osservare che la stabilità in frequenza dei modi di vibrare identificati è quasi sorprendente a qualsiasi scala temporale li si osservi (Figura 2). Che le risonanze siano proprietà intrinseche dei corpi sedimentari e, in quanto tali, stabili nel tempo è assolutamente