Le Scale Sismiche

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In questa pagina elenchiamo alcune informazioni sulle scale sismiche comunemente utilizzate, spesso confuse e mal interpretate.

La Scala Mercalli

La scala Mercalli , originariamente proposta da Giuseppe Mercalli nel 1902 è stata successivamente modificata e prende il nome di scala MCS (Mercalli, Cancani, Sieberg). Come indicato nella tabella che segue, si basa sugli effetti macroscopici sulle cose e sul territorio e dai fenomeni avvertiti dalle persone.
E' una scala fenomenologica e non fornisce precise informazioni sulla reale energia dissipata dal terremoto. Un terremoto con epicentro molto profondo -a pari energia- produce molti meno danni di un terremoto superficiale e il grado Mercalli corrispondente ai due eventi sarà molto diverso. Inoltre un terremoto localizzato in mare o in un deserto non produrrà effetti in superficie classificabili in base alla scala Mercalli.
Questa scala è pero' tuttora utilizzata per classificare il risentimento macrosismico di un terremoto ed evidenziare le zone ove questo è stato maggiormente risentito, utilizzando le segnalazioni che pervengono agli osservatori sismici. E' possibile inviare una segnalazione di un terremoto al nostro centro che permetterà di migliorare le mappe di risentimento macrosismico elaborate a cura dell'INGV.

Descrizione della scala Mercalli modificata MCS per gli effetti di un sisma
Grado Effetti sulle Persone e sul territorio
I Strumentale, avvertito solo dai sismografi
II Scossa leggerissima, avvertito solo da persone a riposo e solo nei piani superiori delle case. gli oggetti sospesi esilmente possono oscillare
III Scossa leggera, percepita nelle case in orario diurno, soprattutto ai piani alti degli edifici. Vibrazioni come al passaggio di autocarri leggeri. Stime della durata. Talora non riconosciuto come terremoto.
IV Scossa di media intensità, percepita da molte persone nelle case in orario diurno, e da qualche persona anche all'aperto. Di notte alcune persone vengono svegliate. Oggetti sospesi oscillano notevolmente. Vibrazioni come al passaggio di autocarri pesanti. Oscillazione di automezzi fermi. Tintinnio di vetri e di vasellame. Tra IV e V grado cominciano ad essere avvertiti scricchiolii di strutture in legno.
V Scossa forte, percepita praticamente da tutti. Di notte molte persone vengono svegliate. Oggetti instabili rovesciati. Rovesciamento di liquidi in recipienti. Oscillazioni di porte che si aprono e si chiudono. Movimento di imposte e quadri. Arresto, messa in moto, cambiamento del passo di orologi a pendolo. A volte squotimento di alberi e crepe nei rivestimenti.
VI Scossa molto forte, percepita da tutti con spavento e fuga all'esterno. Barcollare di persone. Rottura di vetrine, piatti, vetrerie. Caduta dagli scaffali di soprammobili e libri e di quadri dalle pareti. Screpolature di intonaci deboli. Suono di campanelle, stormire di alberi e cespugli.
VII Scossa fortissima. Difficile stare in piedi. Avvertita da conduttori di automezzi. Tremolio di oggetti sospesi. Danni ai mobili e alle murature composte da malte povere. Rottura di comignoli, caduta di tegole, cornicioni, parapetti e ornamenti architettonici. Formazione di onde sugli specchi d'acqua, intorbidimento di acque. Forte suono di campane. Piccoli smottamenti in depositi di sabbia e ghiaia.
VIII Scossa rovinosa. Lievi danni anche a strutture antisismiche, danni parziali a costruzioni ordinarie, caduta di ciminiere, monumenti, colonne, ribaltamento di mobili pesanti, cambiamento di livello nei pozzi. Rottura di rami d'albero e di palizzate. crepacci nel terreno e su pendii ripidi.
IX Scossa disastrosa. Danni anche a strutture antisismiche, perdita di vertivcalità di strutture portanti ben progettate. Edifici spostati rispetto alle fondazioni. Fessurazione del suolo e rottura di cavi e tubazioni sotterranei. Panico generale. Nelle aree alluvionali espulsione di sabbia e fango.
X Scossa disastrosissima. Distruzione della maggior parte delle strutture in muratura. Notevole fessurazione del suolo; rotaie piegate; frane notevoli in argini fluviali o ripidi pendii. Distruzione di alcune robuste strutture in legname e ponti. Gravi danni a dighe, briglie e argini
XI Scossa catastrofica. Poche strutture in muratura restano in piedi, distruzione di ponti, ampie fessure nel terreno, condutture sotterranee fuori uso. Sprofondamenti e slittamenti del terreno in suoli molli. Rotaie fortemente deviate.
XII Scossa molto catastrofica. Distruzione pressoche totale, distruzione delle linee di vista e di livello, oggetti lanciati in aria, onde sulla superficie del suolo, spostamento di grandi masse rocciose.

La Magnitudo Richter

La magnitudo Richter è stata messa a punto attorno al 1930 dal sismologo C. Richter, interessato a catalogare per intensità i terremoti della California. La scala Richter è stata originariamente sviluppata su un sismografo a torsione (Wood-Anderson, periodo 0.8sec) che tuttavia è piuttosto rappresentativo di tutti i sismografi a breve periodo (10Hz-1Hz) utilizzati per registrare terremoti locali o regionali.
La scala Richter confronta il logaritmo in base 10 dell'ampiezza della traccia sul sismografo (corretta per l'attenuazione dovuta alla distanza) con il logaritmo in base 10 dell'ampiezza di un evento standard. Come evento standard (Magnitudo=0) Richter prese un sisma distante 100 Km capace di produrre una traccia da 1mm sul suo sismogramma.
Dalla definizione segue che all'aumento di un grado della Magnitudo Richter corrisponde un fattore 10 nello spostamento del suolo.
La Magnitudo Richter fornisce anche una stima dell'energia rilasciata dal sisma. All'aumento di un grado della Magnitudo Richter corrisponde un fattore 32 in energia (ovvero un fattore circa 1000 ogni due gradi). Un sisma di magnitudo 5 è dunque, ad esempio, 1000 volte più intenso di un sisma di magnitudo 3. Oltre la magnitudo 5, l'ampiezza massima del terremoto tende a restare costante mentre aumenta soprattutto la sua durata. In tali situazioni la scala Richter non descrive più bene i terremoti ed arriva a saturazione attorno a 7. Per i terremoti più intensi si usa normalmente la Magnitudo di momento sismico. La Magnitudo Richter si misura sulle componenti orizzontali del movimento del suolo, effettuando una media delle massime ampiezze (di solito le onde S, le più intense sul sismogramma a corto periodo) di spostamento N-S ed E-W.
Siccome il calcolo della magnitudo Richter implica una correzione per la distanza che puo' variare per ogni direzione e profondità di provenienza del sisma, una singola stazione è in grado di fornire solo un valore di Magnitudo approssimativo.
Inoltre, basandosi sulle onde S, la magnitudo Richter è utilizzabile solo per terremoti con distanze inferiori a 500-1000 Km dalla stazione. Altre scale di Magnitudo che superano queste limitazioni sono: Mb e MS descritte nel seguito.

Energia liberata dal sisma e possibili effetti (scala Mercalli) all'epicentro
(per ipocentro a circa 10 Km di profondità, come spesso accade in Italia)
Magnitudo Richter Esplosione equivalente Scala Mercalli
0 0.5 Kg TNT I
1 15 Kg TNT (scontro camion di 2 tonnellate a 100 Km/h) I
2 500 Kg TNT (mina media di una cava) I-II
3 15 Tonnellate TNT III-IV
4 Atomica di Hiroshima oppure energia di un Uragano V
5 20 Kilotoni (1 Kton=1000 Tonnellate di TNT). VI-VII
6 Bomba all'idrogeno VIII-IX
7 20 Megatoni. X-XI
8 (Mw) 1000 bombe atomiche all'idrogeno XII
9 (Mw) Energia consumata negli USA in 1 mese XII

Magnitudo Mw del Momento sismico

La Magnitudo di Momento sismico Mw (w sta per mechanical work) è stata sviluppata nel 1979 da Kanamori ed è legata all'energia totale sviluppata dal sisma. Non puo' essere calcolata da una sola stazione ma richiede una rielaborazione di tutti i dati registrati del sisma. Coincide con la scala Richter per valori ML inferiori a 5 ma non satura e puo' rappresentare i terremoti di qualunque intensità. E' pertanto la scala con cui vengono classificati gli eventi più intensi.

I più intensi terremoti italiani
Data Località Mw
2009 L'Aquila 6.3
2002 Molise (S. Giuliano) 5.4
1997 Umbria-Marche 6.1
1980 Irpinia (Avellino) 6.9
1976 Friuli (Gemona) 6.4
1968 Belice (Agrigento) 6.4
1915 Avezzano (Abruzzo 30'000 vittime) 7.0
1908 Messina (160'000 vittime - maremoto) 7.2

Il numero totale dei terremoti in un anno nel mondo dipende dalla magnitudo Mw.
I terremoti con Mw > 9 sono circa 1 all'anno
I terremoti con Mw tra 7 e 8 sono in media 17 all'anno
I terremoti con Mw tra 6 e 7 sono in media 134 all'anno
I terremoti con Mw tra 5 e 6 sono in media 1300 all'anno

Magnitudo Mb e Magnitudo MS

La Magnitudo Richter si ricava dalla fase più intensa (onde S) indipendentemente dalla frequenza. Questa procedura è valida solo per terremoti locali. A distanze superiori a 500-1000 Km le onde S divengono sempre più deboli fino a scomparire e il periodo delle onde P aumenta.
E' stata pertanto definita una scala di magnitudo che utilizza solo le onde P (le uniche Body-Waves spesso visibili in un sismogramma a corto periodo), che puo' essere utilizzata anche per i telesismi. Mb = Log10(A/T) + Q(D,h)
Nella definizione compare anche il periodo dell'onda T. Cio' è naturale se si pensa che l'energia di un oscillatore è proporzionale a (A/T)2. Q(D,h) è una funzione che descrive l'attenuazione dell'onda sismica in funzione della profondità h e della distanza D.
La Magnitudo MS si calcola in maniera analoga ma per le onde superficiali. Siccome il periodo di queste onde è di decine di secondi, la scala MS risente meno del protrarsi del terremoto nel tempo (tipico dei terremoti intensi la cui frattura puo' essere lunga centinaia di Km) e quindi satura solo per terremoti di estrema intensità. MS puo' essere utilizzata anche fino al grado 7-8 mentre la scala Richter si ferma a 5 circa. E' tuttavia necessario utilizzare un sismografo broadband che sia cioè sensibile anche alle onde lunghe e non soltanto alle alte frequenze.


Tracciato di un telesisma con sismografo a corto periodo (sotto) e broadband (sopra). Le onde P vengono utilizzate per il calcolo della magnitudo Mb. Qualora si disponga di un tracciato broadband possono essere meglio impiegate le onde superficiali a lungo periodo (Lowe e Rayleigh) per il calcolo della MS.