Considerazioni preliminari sul terremoto nel mar del Giappone del primo gennaio 2024

In due giorni registrati 400 terremoti di magnitudo maggiore di 2

Il primo gennaio 2024, alle ore 7.10 UTC, è stato registrato un terremoto di magnitudo (M) 7.6 nel mar del Giappone, al largo della costa di Nanto nella parte ovest del paese. Secondo la JMA – Japan Meterological Agency , il terremoto è stato preceduto di pochi minuti da una avanscossa di magnitudo 5.7 e ha dato inizio a una sequenza di cosiddette repliche che nelle prime cinquanta ore ha fatto registrare quasi quattrocento terremoti di magnitudo maggiore di due, come mostrato in Figura 1 (sinistra).

Terremoto in Giappone: magnitudo 7.5, l’evento sismico più forte dal 1983
Un potente terremoto di magnitudo 7.5 ha colpito la Penisola di Noto, Giappone, il 1° gennaio 2024, generando un tsunami lungo la costa del Mar del Giappone. Segnalato come l'evento più forte dal 1983, ha causato crolli ed interruzioni di elettricità. 
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Si noti, tuttavia, che, come spesso accade dopo terremoti di grande magnitudo, non tutte le repliche occorse nell’immediatezza siano state registrate e che quindi questo numero sottostimi la consistenza della sequenza. La sequenza mostra, finora, un andamento di tipo simile a quello descritto dal modello di Omori, secondo cui all’allontanarsi – nel tempo – dal terremoto principale, il numero di repliche attese e la loro magnitudo massima tende a diminuire. La Figura 1 (destra), su dati NIED – National Research Institute for Earth Science and Disaster Resilience , mostra gli epicentri di alcune repliche, mostrando come questi si allineino a identificare le strutture geologiche sorgenti degli eventi.

Il terremoto ha prevalentemente colpito la prefettura di Ishikawa e, secondo ricercatori giapponesi nell’ambito dell’ingegneria sismica, il numero di edifici in cemento armato o acciaio nell’area, scossi violentemente, è limitato. D’altra parte, i danni ad altre strutture nell’area sono stati significativi, con intensità macrosimica 7 secondo la scala JMA. A questo proposito risulta interessante studiare lo scuotimento sismico registrato grazie alle densissime reti di monitoraggio sismico del Giappone, in particolare K-Net e KiK-net.

A questo proposito la Figura 2 (sinistra) mostra la mappa delle accelerazioni di picco registrate da queste due reti nel terremoto M7.6, e si nota che nell’area della costa più vicina all’epicentro le accelerazioni di picco al suolo (peak ground acceleration – PGA) hanno superato i 2g (1gal è circa uguale a 0.001g). La Figura 2 (destra) mostra la attenuazione dei valori registrati con la distanza, da cui emerge che ben sette stazioni, entro settanta chilometri dall’epicentro, hanno registrato valori superiori a 1g.

Lo scuotimento registrato è particolarmente significativo se si pensa che, secondo un recente studio [2], fino agli anni duemila non era mai stata registrata una PGA maggiore di 2g. In effetti se si guardano le registrazioni del terremoto messe a disposizione dal NIED, si trova una stazione a circa 60 km dall’epicentro (ISK006) che avrebbe registrato una PGA, lungo una componente orizzontale, di ben 2.7g. In effetti, analizzando lo spettro di risposta in pseudo- accelerazione di ISK006 (Figura 3, destra) si evidenziano sollecitazioni per alcuni periodi di vibrazione che superano i 10g.

La figura riporta anche le tre componenti della forma d’onda (EW – est-ovest, NS – nord-sud, UD – verticale) che mostra come la componente EW sia particolarmente più intensa della NS pur conservandone la forma. Ciò potrebbe essere per effetti di vicinanza alla sorgente come la direttività [3], sebbene analisi preliminari in tal senso non abbiano dato informazioni conclusive. La registrazione mostra anche quelle che potrebbero essere alcune repliche registrate a brevissima distanza di tempo dalla stazione.

La Figura 4 mostra il comportamento isteretico di un oscillatore inelastico di tipo peak-oriented con coefficiente sismico pari a 0.12 e periodo 0.4s, sottoposto alla componente EW di ISK006. Tale oscillatore, che potrebbe essere grossolanamente rappresentativo di un edificio (relativamente debole) esistente in cemento armato [4], è portato al collasso prima della parte di strong motion della registrazione. Infatti, il collasso (resistenza laterale residua nulla) avviene quando il tempo segna meno di 45s.

È da notare che la PGA registrata a ISK006 è seconda, pur essendone vicinissima, solo alla PGA registrata alla stazione MGY004 nel terremoto di Tohoku [5] dell’undici marzo 2011 (M9.0), che a tutt’ora, secondo [2], è la più alta orizzontale mai registrata nel mondo (in Italia tale valore si assesta intorno ai 0.9g [2]).

A questo proposito la Figura 3 (sinistra) mostra proprio gli spettri di risposta di MYG004 nel terremoto di Tohoku. Entrambe le registrazioni hanno non solo PGA comparabile ma anche gli spettri di risposta in pseudo accelerazione (cioè, i valori di intensità che consentono di ricavare le forze sismiche statiche equivalenti su oscillatori elastico-lineari al variare del loro periodo di oscillazione [1]).

Essendo tali azioni sismiche tra le più grandi mai registrate, vale la pena porre la questione se le registrazioni in questione possano essere frutto di problemi agli strumenti. Gli autori non hanno elementi per potere concludere in tal senso, pur notando che le registrazioni, sia ISK006 sia MYG004, continuano a essere disponibili nella banca dati del NIED (MYG004 dal 2011), mentre di solito le registrazioni riviste manualmente dai sismologi e che presentano evidenze di malfunzionamenti sono di solito prontamente rimosse dai segnali resi pubblici o comunque segnalati.

Infine, la Figura 5 mostra gli spettri e i segnali della stazione ISK001 nel terremoto del primo gennaio che rappresenta lo scuotimento con la seconda PGA, per intensità, registrato nel terremoto. La Figura 6 mostra la registrazione ISK003 che è quella più vicina all’epicentro. In entrambi i casi, pur non raggiungendo i valori di ISK006, si evidenziano scuotimenti – per alcuni periodi – di grande rilievo dal punto di vista strutturale.