Analizzando i dati di forte movimento sismico in prossimità delle linee di faglia, un gruppo di ricercatori dell’Università di Kyoto ha notato qualcosa di inaspettato: una fase negativa nelle forme d’onda, uno schema che non si conformava alle interpretazioni esistenti della dinamica di rottura. La sua presenza regolare nelle registrazioni in prossimità dei punti terminali della rottura suggeriva che il team potesse aver osservato qualcosa di nuovo. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Science.
Un segnale enigmatico nei dati sismici
“Questo studio è nato da un più ampio sforzo per comprendere meglio le registrazioni sismiche in prossimità delle faglie e interpretarle in termini di processo di origine del terremoto“, afferma il primo autore Jesse Kearse. I ricercatori ritenevano che la ripetuta fase negativa potesse rappresentare una componente essenziale e precedentemente trascurata del processo sismico, ed erano determinati a capire cosa si celasse dietro i misteriosi cali regolari.
Il metodo del team ha combinato il movimento del terreno osservato con le previsioni dei modelli. Hanno prima analizzato le registrazioni di accelerazione del forte movimento sismico in campo vicino, accuratamente corrette per il rumore strumentale. Hanno quindi utilizzato dati satellitari per convalidare le misurazioni effettuate a terra e, come ultimo passaggio, hanno simulato la propagazione del terremoto e l’arresto improvviso della rottura con modelli numerici dinamici di rottura.
Collegare il segnale all’arresto della rottura
Confrontando i dati a terra con le previsioni del modello, i ricercatori sono stati in grado di collegare la fase negativa ripetuta al processo di arresto del terremoto. Ciò ha portato alla scoperta di una caratteristica precedentemente non riconosciuta nelle registrazioni sismiche in prossimità della faglia di grandi terremoti: una distinta fase di arresto nel movimento del terreno.
Kearse e il coautore Yoshihiro Kaneko hanno scoperto che la fase negativa rappresenta un segnale sistematico associato alla cessazione della rottura, dimostrando che molte registrazioni in campo vicino di rotture trascorrenti contengono questa fase di arresto coerente. Questa viene osservata più comunemente in prossimità dei punti terminali della rottura, collegandola direttamente al processo di arresto del terremoto.
Implicazioni ingegneristiche e prospettive future
Questi risultati forniscono nuove informazioni sull’arresto della rottura, che è difficile da osservare direttamente mentre si verifica. Tuttavia, il team ha scoperto che i segnali di fase di arresto più intensi vengono generati in modo più efficiente durante l’arresto improvviso della rottura, quando questa si arresta bruscamente anziché rallentare fino a fermarsi gradualmente. La loro scoperta di questa radiazione di fasi di arresto rappresenta il metodo più efficace per studiare questa fase critica dei terremoti naturali.
L’individuazione di una fase di arresto ha importanti implicazioni per la valutazione del rischio sismico in prossimità di faglie trascorrenti. La fase di arresto produce movimenti del terreno lunghi e repentini, che rappresentano una sfida particolare per la progettazione, pertanto i modelli di rischio dovranno tenere esplicitamente conto di questi movimenti, soprattutto in prossimità dei punti finali di rottura previsti e dei confini interni dei segmenti, dove è più probabile che si verifichi l’arresto.
In futuro, i ricercatori intendono continuare a studiare il catalogo globale di osservazioni in prossimità delle faglie per approfondire la conoscenza del processo dinamico di rottura dei grandi terremoti.
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