L’utilità del monitoraggio dei precursori sismici

Un precursore sismico è un fenomeno anomalo che potrebbe dare un avvertimento efficace di un imminente terremoto. I dati oggi disponibili sono generalmente inadatti per una rigorosa valutazione statistica dei precursori, ed i risultati pubblicati sono distorti verso risultati positivi, per cui il tasso di falsi negativi (terremoto ma nessun segnale precursore) non è chiaro. Dunque, lo studio ed il monitoraggio sistematico, anche da parte dei dilettanti, dei precursori sismici – come ad es. di quelli fono- e radio-sismici, del radon, etc. – può essere prezioso per compiere significativi progressi in tale campo.

Le metodologie per il rilievo di precursori sismici sono numerose, così come i segnali precursori osservati. Ciò può dare l’impressione che i sismologi professionisti siano già in grado di prevedere i terremoti, o per lo meno che questo sarà possibile in un futuro vicino. Purtroppo, quest’impressione non corrisponde alla realtà. Infatti, i punti d’osservazione dei precursori sono distribuiti nelle zone sismiche senza razionalità, per il semplice motivo che, il più delle volte, s’è voluto innanzitutto mettere a punto la strumentazione e verificare se il supposto osservabile si manifestava con le modalità previste o sperate.

Ne risulta che le zone dove si sono stabilite razionali reti di strumenti in grado d’osservare un discreto numero di precursori di vario tipo sono molto poche (Caputo, 1987). Inoltre, poiché l’area di preparazione di un grande terremoto può avere un diametro di alcune centinaia di chilometri e all’avvicinarsi del sisma i precursori tendono a concentrarsi in quella che sarà la zona epicentrale, attualmente esistono poche probabilità di poter fare delle previsioni di terremoti, e che queste probabilità sono per lo più limitate a quelle zone dove si ha un sufficiente numero di strumenti per il rilievo dei precursori.

Si tratta di una conclusione amara, poiché un maggiore impegno da parte dei professionisti potrebbe portare, in meno di vent’anni, alla previsione di molti grandi terremoti, che dovrebbe essere considerata una priorità dagli organi responsabili della sicurezza pubblica e della protezione della popolazione dalle calamità naturali, ed in particolare dall’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia INGV), che quando era diretto da Boschi non effettuava – per sua stessa ammissione – ricerche sui precursori!

La homepage del “Tellus Project”, un eccellente progetto privato di open science sui precursori sismici al quale chiunque può unirsi o anche solo dare un supporto economico.

Ancor più rammarico si ha pensando che vi sono idee di validi ricercatori che non sono portate avanti come meriterebbero, come ad esempio il rilevamento e l’interpretazione in automatico delle variazioni locali del campo magnetico terrestre, che permetterebbe di isolare i precursori magnetici e di avvicinarsi a previsioni affidabili (Barsanti, 1997). Oppure la previsione dei terremoti a livello probabilistico, secondo un metodo innovativo sviluppato in Italia da Giuliano Panza, un sismologo di fama mondiale.

L’importanza della ricerca dilettantistica

Ciononostante, la situazione potrebbe presto cambiare. I risultati ottenuti finora dai dilettanti nello studio dei precursori sismici sono estremamente incoraggianti, e la possibilità di creare grazie ad Internet reti di rilevamento amatoriali, locali e/o globali, dei segnali premonitori può far sperare in una futura sperimentazione mirata (specie su siti geologicamente attivi) a livello dilettantistico, sia per tenere sotto osservazione i fenomeni sismici sia per creare una casistica adeguata dei segnali premonitori.

Naturalmente, la fenomenologia dei precursori sismici non è così semplice come potrebbe sembrare, altrimenti chiunque sarebbe in grado di prevedere un terremoto locale o un forte evento sismico. Tuttavia, la ricerca di fenomeni precursori potenzialmente associabili con criteri di necessità e sistematicità, con i quali sarà forse possibile un giorno giungere a una corretta e affidabile previsione dei terremoti, è certamente alla portata di un dilettante dotato di pazienza e spirito d’osservazione, nonché di una strumentazione adeguata e progettata appositamente.

Il radon rilevato a Pizzoli prima e dopo il terremoto di Amatrice del 24/8/2016 dalla stazione iAReSP-Tellus Project, che dispone di un radonometro con camera ionizzante. Si vede l’importanza di una fitta rete di rilevamento di simili stazioni per lo studio dei precursori.

In questo campo, l’attività a livello amatoriale, purché svolta con serietà e con continuità, può essere molto più proficua di quella istituzionalizzata, la quale soggiace a pesanti limiti burocratici ed amministrativi, per non parlare della ben nota diffidenza degli ambienti scientifici ufficiali verso attività non ancora etichettate con un nome preciso le quali, per il solo fatto di esistere e di essere interdisciplinari, vengono solitamente considerate come una potenziale minaccia da parte dei centri di potere costituiti (Mognaschi, 1998).

Si può infine auspicare che, come già accade per la radioastronomia, vengano in futuro riservate delle bande per la ricezione dei segnali radio naturali e per lo studio delle emissioni del nostro pianeta e che non ci si debba in futuro affidare – come invece avviene oggi – a quelle parti di spettro elettromagnetico non utilizzate, oppure poco utilizzate, da altri servizi.

Le ricerche svolte dalla rete dell’ELFRAD

Il gruppo ELFRAD (Extremely Low Frequency Research and Development) è un’associazione di appassionati soprattutto europei e americani che si occupa di anomalie elettromagnetiche a bassissima frequenza, che sono risultate spesso essere associate a terremoti, giustificando una ricerca interdisciplinare in tal senso.

Monitoraggio di una stazione ELFRAD dei disturbi ionosferici nell’intervallo 0-50 Hz.

Fondato nel 1986 e autofinanziato, è aperto a tutti i dilettanti e professionisti che si interessano allo rivelazione e allo studio di segnali acustici, sismici o elettromagnetici (e.m.) naturali e artificiali e, in particolare, delle onde a bassissima frequenza di varia natura che si propagano all’interno della Terra, alcune delle quali sono dei possibili precursori sismici.

L’ELFRAD ha sviluppato un tipo di stazione ricevente ULF che usa la Terra stessa per ricevere segnali la cui lunghezza d’onda è dell’ordine delle migliaia di chilometri. Il sito web dell’ELFRAD fornisce gli schemi e parte dei materiali di costruzione di tali stazioni riceventi e incoraggia chiunque possa disporre di un piccolo terreno alla loro realizzazione. Non è difficile capirne il motivo.

L’ambizioso obiettivo del gruppo è di costruire una stazione ricevente ogni 1.000 kmq, in ogni Paese del pianeta. Tutti questi siti saranno collegati fra loro e ad un centro di coordinamento per fornire in tempo reale dati sulla sorgente, sulla magnitudo e sulla natura dei segnali e.m. sotterranei a bassissima frequenza, che includono precursori sismici, esplosioni nucleari, tempeste magnetiche, disturbi solari e molti tipi di fenomeni naturali (e di trasmissioni artificiali) sconosciuti.

Le onde ULF-ELF, per loro natura, penetrano attraverso la Terra, ma hanno una lunghezza d’onda talmente grande che è impossibile per una singola stazione localizzare la sorgente: donde la necessità di una rete globale e capillare di stazioni e di un centro di raccolta e analisi dei dati, che li confronti opportunamente con i dati sismici forniti dagli strumenti convenzionali.

Una eruzione solare rivelata da una stazione ELFRAD e, nello stesso istante, dal satellite Soho. Puoi trovare altre informazioni qui. (fonte: ELFRAD)

Ricerche sui precursori elettromagnetici sono ora svolte dall’ELFRAD con le stazioni già operanti, che usano antenne sotterranee, non il metodo convenzionale di ricezione delle onde elettromagnetiche nell’atmosfera. Studi sperimentali analoghi, con in più un attento e approfondito monitoraggio delle anomalie geomagnetiche, vengono effettuati anche dal GeoSeismic Labs, un’altra organizzazione no-profit (californiana) fortemente interessata alla previsione sismica.

L’occorrente per la ricerca sui precursori

I sismoamatori italiani, insieme ai radioastrofili e ai radioamatori, possono unirsi a questo grande sforzo di ricerca dei precursori fono/radiosismici sia a livello individuale sia aderendo o creando gruppi di osservatori. Ogni area del pianeta, infatti, è diversa dall’altra e quindi lo studio dei precursori può fornire risultati diversi a seconda della località geografica in cui sono ubicati i propri strumenti.

Per effettuare delle ricerche nel campo della fonosismologia basta avere un sismografo e un computer (e un software gratuito). Per compiere, in parallelo, delle ricerche di radiosismica/radiogeofonia – argomento al quale abbiamo dedicato un articolo introduttivo in questo stesso sito – occorre, in più, disporre di un opportuno ricevitore radio per le bassissime frequenze e di un’antenna.

Une delle tre antenne per il monitoraggio ELF installate nel 2003 da Adriano Nardi nell’Italia Centrale per iniziare lo studio dei precursori radiosismici. Ricerca fatta con risorse personali nell’ambito del Dottorato di ricerca, vedi qui. (cortesia A. Nardi)

Bisogna inoltre avere del software che permetta di verificare se a un dato evento sismico corrisponde un contemporaneo o precedente evento radio. I risultati che si ottengono, positivi o negativi che siano, possono dipendere soprattutto dalla località geografica (tipo di terreno, se zona sismicamente attiva o no), dalla banda di frequenza in cui si osserva, dal tipo di antenna utilizzata e dalla qualità del ricevitore.

Occorre imparare a riconoscere con il proprio specifico apparato i segnali radio associati ai terremoti attraverso una fase di test. È probabilmente opportuno, almeno in un primo tempo, escludere dalla ricerca gli eventi che si verificano a più di 800 km dal proprio sismografo e ascoltare nell’intervallo che va da 0 a 200 Hz (Romero, 2001). Tutti gli altri parametri – tipo di terreno, antenna, ricevitore, frequenza a cui si rivelano segnali radio associati a terremoti – sono da esplorare.

Per un’indagine seria in questo campo, occorre dotarsi di un ricevitore ad hoc in grado di registrare in modo continuativo e automatico i dati radio e quelli sismografici su un computer. Con un simile apparato, si possono acquisire migliaia di spettrogrammi al mese con schermate che mostrano da 10 a 30 minuti di dati ciascuna: questi, quando occuperanno troppo spazio sul disco fisso, potranno essere salvati su Cd-Rom, in modo da creare un archivio permante scambiabile con altri osservatori.

Il ruolo del radon come precursore sismico

Il radon è noto da tempo essere uno dei precursori sismici più meritevoli di approfondimento e che può comunque fornire informazioni sul potenziale pericolo utili se associate ad altri metodi di previsione, come ad esempio le previsioni a medio termine (12 mesi) e su scala regionale (qualche centinaio di chilometri) effettuate per l’Italia da un gruppo di Trieste guidato dal sismologo di fama mondiale Giuliano Panza, ottenute analizzando con sofisticati algoritmi matematici la sismicità storica e quella recente.

Esempio di “previsione” di un forte terremoto effettuata dall’algoritmo CN di Panza e Peresan. Questo tipo di approccio è stato preso in considerazione anche dall’INGV per farlo suo.

In linea di principio, infatti, si potrebbe pensare di usare il monitoraggio del radon per la previsione a breve termine (6/24 ore o qualche giorno) e su scala locale (fino a qualche decina di chilometri) dei terremoti. Il terremoto dell’Aquila del 6 aprile 2009 ha portato alla ribalta, insieme ai tentativi di previsione dei terremoti effettuati da Giampaolo Giuliani, tecnico dell’INAF distaccato presso i Laboratori del Gran Sasso dell’INFN, anche il metodo di ricerca da lui usato, basato sul monitoraggio del radon.

Le risposte alle varie domande sulla previsione dei terremoti che il largo pubblico e i media si sono fatte dopo il terremoto dell’Aquila con le polemiche che ne sono seguite per i suddetti tentativi di previsione (da cui alcuni esperti hanno preso le distanze “a scatola chiusa”) – nonché l’importanza di una ricerca nel campo dei precursori sismici – sono riassunte molto bene dal prof. Benedetto De Vivo (ordinario presso il Dipartimento di Scienze della Terra dell’Università di Napoli) in un suo intervento sul blog di Le Scienze:

“L’utilizzo del radon come premonitore dell’approssimarsi di un evento sismico è ampiamente riportato nella letteratura scientifica mondiale. Ma le anomalie di radon possono essere utilizzate in modo deterministico per prevedere un terremoto? Il radon nel caso di un terremoto si sprigiona soprattutto per effetto del processo di trasformazione (ad es., serpentinizzazione) cui vengono sottoposte alcune rocce in profondità durante i processi, sia compressivi che distensivi, di porzioni profonde della crosta terrestre.

Legame tra flusso del radon e terremoti osservato vicino a una faglia tettonica, in Turchia, in precedenza e in corrispondenza di alcuni forti shock sismici.

Durante tali processi si determina la produzione di fluidi, fra i quali idrogeno e radon. Il radon, essendo inerte, è scarsamente interessato dai processi di equilibrio chimico ed é considerato indicatore di terremoti a causa della sua elevata mobilità, della velocità della sua produzione naturale e anche perché la strumentazione necessaria per suo monitoraggio è molto semplice ed economica. Il picco della concentrazione di radon si verifica, usualmente, alcune ore prima dell’evento sismico, come misurato da Giampaolo Giuliani prima del terremoto de L’Aquila.

La corrispondenza fra anomalie di radon e terremoto non sempre però si verifica e quindi non sempre il radon può essere utilizzato come indicatore (precursore) del terremoto. Tutto dipende dalle caratteristiche geologico-strutturali del territorio, per cui quello che si è verificato a L’Aquila (dove al di sotto della crosta è possibile la presenza di uno strato di rocce serpentinizzate, oppure di rocce anomalmente radioattive) non sarà necessariamente vero per un terremoto che si dovesse verificare in altre parti.

Se non vi sono, per esempio, faglie sismogenetiche profonde che “pescano” laddove si producano fluidi è molto improbabile che il radon possa essere utilizzato come precursore. Per L’Aquila la Protezione Civile avrebbe dovuto tenere in doveroso conto i dati di Giuliani, in considerazione della presenza di sciami sismici che duravano da tempo nella zona e date le indicazioni di un esperimento in corso per la previsione a medio termine svolto da un team internazionale guidato dal sismologo Giuliano Panza e descritto in dettaglio in una pubblicazione (Peresan et al., 2005).

Le “previsioni” di forti terremoti nella zona centrale (in giallo) dell’Italia fatte dall’algoritmo CN di Panza e Peresan. Le tacche in nero rappresentano i periodi di allarme ed i triangoli i terremoti verificatisi. L’ultimo evento nel rettangolo blu è il terremoto di Amatrice del 24/8/2016. Si noti l’alta percentuale di successo di questo algoritmo previsionale.

Le difficoltà decisionali cui deve far fronte la Protezione Civile non giustificano assolutamente l’arroccarsi su posizioni preconcette che escludano a priori qualsiasi contributo utile alla “previsione” di catastrofi che mettano a rischio migliaia di vite umane. Un falso allarme è sempre meglio che un allarme mancato, come si è verificato a L’Aquila! In un campo delicato, come quello della Protezione Civile, le certezze dogmatiche possono essere molto pericolose e foriere di future, anche peggiori tragedie nel prossimo futuro.

Mi riferisco al rischio Vesuvio, nel cui caso la posizione scientifica ufficiale “garantisce” la certezza della previsione di un’eruzione con largo anticipo e avalla la costruzione della più grande struttura ospedaliera dell’Italia meridionale (Ospedale del Mare) in piena zona a rischio vulcanologico, a 7,5 km dal cratere. La Protezione Civile dovrebbe però riflettere sul fatto che: 1) la previsione di un’eruzione del Vesuvio, con largo anticipo, è basata su valutazioni probabilistiche non su certezze assolute; 2) un’opera pubblica, quale un Ospedale, andrebbe allocata in una zona di sicurezza ASSOLUTA.”  (18/04/09)

 

Bibliografia

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