I modelli di rottura dei terremoti rivelano che la faglia di Marmara dirige una notevole energia sismica verso Istanbul
Panoramica della regione di Marmara, con l'area urbana della metropoli di Istanbul (contorno rosa) e la faglia principale di Marmara (linea rossa). I cerchi arancioni rappresentano i terremoti per i quali è stata stimata la direttività, con CL 1-4 che indicano i cluster di terremoti. Le frecce nere rappresentano l'orientamento preferito della rottura. Un'analisi più approfondita mostra che l'orientamento più ripetitivo della propagazione della rottura è 85 gradi Nord, quindi verso Istanbul.
Una nuova analisi della direzione di rottura dei terremoti fornisce spunti essenziali per la valutazione della pericolosità e del rischio sismico nelle aree urbane, in particolare per quanto riguarda la Faglia Principale di Marmara vicino a Istanbul, nella parte occidentale della Turchia.
Sulla base della correlazione tra la direttività della rottura e la direzione dell'energia sismica trasportata, un team di ricercatori guidato dal dottor Xiang Cheng e dalla professoressa Patricia Martínez-Garzón del GFZ Helmholtz Center for Geosciences di Potsdam, in Germania, ha dimostrato che i terremoti nella regione di Marmara trasportano una quantità particolarmente elevata di energia e quindi una forza distruttiva in direzione di Istanbul.
Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Geophysical Research Letters. Hanno analizzato 31 terremoti ML superiori o uguali a 3,5 ben circoscritti in questa regione. I modelli critici svelati potrebbero influenzare la preparazione a futuri eventi sismici in una delle città più popolose del mondo.
I terremoti sono un fenomeno naturale che può avere impatti devastanti, soprattutto nelle regioni densamente popolate. In particolare, la comprensione del comportamento di questi eventi sismici è fondamentale per mitigare i rischi e migliorare la preparazione.
Negli ultimi anni è diventato evidente che l'energia trasportata dalle onde sismiche può essere più forte in alcune direzioni - di solito nella direzione della rottura - e più debole in altre, con conseguenze importanti per il potenziale di danno nelle regioni popolate.
Analisi del Mar di Marmara basate su terremoti più piccoli e sulla modellistica
Un team di ricercatori guidato dal Dr. Cheng e dal Prof. Martínez-Garzón del GFZ Helmholtz Center for Geosciences di Potsdam, in Germania, ha studiato questi effetti direzionali. Hanno analizzato 31 terremoti ben circoscritti di magnitudo ML superiori a 3,5 nel Mar di Marmara, a ovest della megalopoli di Istanbul. I terremoti più piccoli si verificano più spesso e possono quindi essere studiati in modo più dettagliato, costituendo un modello per quelli “grandi” che si verificano più raramente ma con implicazioni maggiori.
Nel loro studio, il team di ricerca ha confrontato le forme d'onda modellate e misurate per calcolare i meccanismi di sorgente e ha poi misurato la durata dei terremoti in diverse direzioni per stimare gli effetti di direttività dei terremoti moderati nella regione di Istanbul-Marmara.
I risultati rivelano che la maggior parte dei terremoti studiati sotto il Mar di Marmara, a ovest di Istanbul, presenta una rottura prevalentemente verso est. Ciò comporta una maggiore energia diretta verso la metropoli. La direttività mediana tende a 85 gradi da nord, allineandosi strettamente con la direttrice della faglia principale di Marmara.
“Questa tendenza direzionale suggerisce che lo scuotimento del suolo è più pronunciato a Istanbul durante questi eventi sismici”, afferma il dottor Xiang Chen, primo autore dello studio e ricercatore post-doc presso il GFZ durante lo studio.
Queste informazioni sono particolarmente importanti se si considera che la Faglia Principale di Marmara è considerata in ritardo nel suo ciclo sismico, il che significa che un grande terremoto è atteso da tempo. Il presente studio non riduce le preoccupazioni sulle implicazioni di un grande terremoto nella regione.
“A seconda del punto in cui un futuro terremoto di grandi dimensioni si nucleerebbe, questi modelli di rottura asimmetrici potrebbero portare a un aumento del movimento del suolo verso il centro urbano di Istanbul”, afferma la prof.ssa Patricia Martínez-Garzón, responsabile del gruppo di lavoro presso la sezione 4.2 Geomeccanica e perforazioni scientifiche del GFZ e autore corrispondente dello studio.
Orientamenti preferiti della direttività di rottura dei terremoti utilizzando modelli unilaterali e bilaterali asimmetrici per terremoti 𝑀𝐿 superiori o uguali a 3,5 lungo la MMF. (a) Distribuzione superficiale degli orientamenti della direttività di rottura e dei meccanismi di sorgente. I cerchi mostrano i terremoti 𝑀𝐿 superiori o uguali a 3,5 risolti con un codice colore e frecce che indicano l'angolo azimutale della direzione di rottura. Le linee blu evidenziano i quattro cluster analizzati in (b, c). (b) Diagrammi a rosa delle direzioni di rottura dei terremoti ottenuti per cluster. I diagrammi a rosa gialli sovrapposti mostrano i risultati della direttività unilaterale che superano il t-test. (c) Meccanismi di sorgente sovrapposti per gli eventi appartenenti ai cluster corrispondenti. (d) Diagramma a rose delle direzioni di rottura preferenziali per tutti i terremoti analizzati.
Considerazioni raccomandate per le mappe di pericolosità sismica
Quando si stimano le mappe di pericolosità sismica per alcune regioni, non si tiene ancora conto della direttività delle rotture, cioè della direzione preferenziale in cui i terremoti irradiano la loro energia.
“Vogliamo e prevediamo di includere gli effetti della direttività nella prossima generazione di mappe di pericolosità sismica utilizzate nell'ingegneria sismica, e risultati come questi sono fondamentali per consentire questo sviluppo”, afferma il Prof. Fabrice Cotton, co-autore dello studio e responsabile della Sezione 2.6 Pericolosità sismica e dinamica del rischio del GFZ.
I dati misurati per questo studio sono stati in parte forniti dall'Osservatorio dei Confini di Placca (GONAF), gestito nella regione di Marmara dal 2015 dal GFZ Helmholtz Center for Geosciences, in collaborazione con la Presidenza turca per la gestione dei disastri e delle emergenze (AFAD). Comprende vari tipi di strumentazione, tra cui sismometri installati in pozzi per monitorare e misurare con precisione l'attività sismica nella regione.
“Uno degli obiettivi principali del nostro osservatorio è quello di monitorare meglio i terremoti di piccola e moderata entità nella regione di Marmara, per prepararsi al meglio all'eventualità di un terremoto di grandi dimensioni nei pressi di Istanbul”, aggiunge il Prof. Marco Bohnhoff, responsabile della Sezione 4.2 Geomeccanica e perforazioni scientifiche e scienziato capo dell'osservatorio geofisico GONAF.
Implicazioni per la pianificazione urbana e la protezione della popolazione
Le implicazioni di questo studio sottolineano la necessità per gli urbanisti, i politici e i coordinatori degli interventi di emergenza di incorporare valutazioni dettagliate del rischio sismico nei loro quadri di pianificazione.
“Valutare i potenziali impatti dei terremoti sulla base di metodologie scientifiche migliori può migliorare drasticamente la resilienza delle infrastrutture e delle comunità di Istanbul”, sottolinea Patricia Martínez-Garzón.
Questa ricerca non solo fa luce sul comportamento sismico della Faglia Principale di Marmara vicino a Istanbul, ma serve anche a ricordare la minaccia continua che i terremoti rappresentano per gli ambienti urbani di tutto il mondo. Poiché le città diventano sempre più vulnerabili a causa della densità di popolazione e delle sfide infrastrutturali, la comprensione delle sfumature dell'attività sismica rimane fondamentale per la salvaguardia delle comunità.