Procedure di Analisi Sismologica

Per la rilevazione della sismicità di interesse nell'area dello stoccaggio di Cornegliano Laudense sono state individuate due aree di riferimento che corrispondono ai domini di rilevazione indicati dagli Indirizzi e Linee Guida dei monitoraggi del Ministero per lo Sviluppo Economico. Il Dominio Interno (DI) circonda il serbatoio fino a una distanza di 3 km e il Domino Esteso (DE) si allarga fino a 15 km dal perimetro esterno del serbatoio. In aggiunta ai due domini definiti dagli ILG è stato aggiunto un ulteriore domino, chiamato Esterno di ampiezza 30 km dal centro dello stoccaggio, proiezione sul piano campagna è chiamata convenzionalmente Area Esterna (AE). Le aree corrispondenti in superficie ai due domini sono mostrate con linee rosse in Figura 1, e con la linea nera tratteggiata per l'Area Esterna.

Figura 1 – a1

Figura 1 – Mappa della rete di monitoraggio sismico. I triangoli blu e verdi indicano rispettivamente le stazioni della RSCL e della RSNC. L’area gialla al centro indica la proiezione in superficie del serbatoio. Le linee rosse indicano i perimetri del Dominio Interno (DI, linea spessa) e del Dominio Esteso (DE, linea sottile) di rilevazione. La linea tratteggiata indica l’Area Esterna, corrispondente alla distanza di 30 km dal sito di stoccaggio.


Le procedure di acquisizione, elaborazione e analisi dei dati sono basate sul sistema software Antelope sviluppato da BRTT e completate con procedure e funzioni sviluppate dai ricercatori e tecnologi dell’OGS.
Ricordiamo che il sistema di elaborazione si divide in due parti, rispettivamente:
• real-time, è la parte di elaborazione che comprende il riconoscimento e la localizzazione automatica dei terremoti con eventuale notifica di eventi locali al personale di reperibilità;
• off-line, è la parte che comprende la rielaborazione di tutti i dati con controllo manuale, e che viene effettuata con cadenza periodica giornaliera o, in caso di evento locale, nelle ore successive al suo verificarsi.


La rilevazione di un evento sismico avviene, per entrambi i rami di elaborazione, attraverso alcune operazioni standard, che sono:
• detezione, è l’operazione in cui la registrazione viene analizzata per riconoscere e marcare la presenza di anomalie di ampiezza del segnale (detti, con terminologia tecnica, trigger) rispetto al rumore di fondo. Questa operazione viene effettuata in base a certi criteri predeterminati per tutte le tracce acquisite dal sistema;
• associazione, è l’operazione con cui un evento viene classificato come tale in base al fatto che numerose stazioni rilevano dei trigger con una certa sincronia. L’associatore valuta questa coincidenza temporale per una serie di localizzazioni di prova all’interno di un volume ben definito e delimitato in superficie dall’area di interesse; se una o più di queste localizzazioni superano dei test di attendibilità, ne conferma la migliore.


Le operazioni svolte dai due rami di elaborazione si differenziano in funzione di obiettivi diversi. Il sistema real-time, in caso di evento con magnitudo superiore ad una soglia prestabilita, esegue le procedure di notifica (es: invio dei messaggi di allerta al personale reperibile, aggiornamento delle tabelle e delle pagine di notifica), il ramo off-line prosegue con operazioni mirate a qualificare in modo più accurato gli eventi rilevati. Per questo motivo i due rami di elaborazione utilizzano configurazioni diverse.
Poichè l’obiettivo è quello di riconoscere la microsismicità, e quindi di rilevare tutti gli eventi sismici nell’area studio nei limiti di capacità di rilevazione della rete, gli strumenti di elaborazione vengono configurati per consentire l’identificazione dei segnali più deboli sfruttando al limite la sensibilità della rete. Ciò tuttavia aumenta notevolmente il carico computazionale e la rilevazione di falsi eventi, a causa dei pochi trigger usati. Per questo motivo, a valle delle operazioni di detezione e associazione real-time, è necessario l'intervento di un sismologo, che riconosce gli eventi veri e li discrimina da quelli falsi. Questa operazione del ramo off-line è chiamata tagging. In pratica, in questa fase, gli eventi di interesse per il monitoraggio sismico di Cornegliano Laudense vengono marcati in modo permanente nel sistema.
Una volta marcati gli eventi, vengono effettuate le seguenti operazioni specifiche:
• estrazione delle forme d’onda relative all’evento per tutte le stazioni;
• picking manuale, operazione in cui vengono effettuate dal sismologo le ri-letture dei tempi di arrivo delle fasi P e, ove possibile, S, a conferma o rettifica di quanto identificato automaticamente dal sistema;
• localizzazione, utilizzando le fasi rilevate manualmente;
• stima della magnitudo.
Per le localizzazioni sono utilizzati due programmi classici, Hypo 71 (Lee e Lahr, 1975) e Hypoellipse (Lahr, 1999). Entrambi utilizzano rappresentazioni monodimensionali della crosta terrestre, ma con una importante distinzione. Hypo 71 definisce il modello solo in termini di velocità delle onde P (Vp) e spessore degli strati, e utilizza un rapporto Vp/Vs costante per tutti gli strati. Ricordiamo che il rapporto Vp/Vs influenza la profondità dell’ipocentro. Hypoellipse, invece, definisce un modello più specifico, in cui ogni strato ha un proprio valore di Vp e Vp/Vs.
Il programma Hypo 71 è utilizzato durante la fase del picking dei tempi di arrivo per verificare la qualità delle localizzazioni ottenute. Hypoellipse invece è utilizzato per rilocalizzare tutti gli eventi, una volta che i tempi di arrivo delle fasi P ed S sono stati confermati. Poichè Hypoellipse lavora su tutto il dataset di eventi, i residui di stazione vengono ricalcolati ad ogni esecuzione e quindi applicati all'esecuzione successiva. Di conseguenza, ad ogni esecuzione di Hypoellipse le localizzazioni possono cambiare ma anche migliorare in qualità. Dato che il modello di Hypoellipse è più specifico e accurato, le localizzazioni indicate nel catalogo finale sono quelle ottenute con Hypoellipse. Per quanto riguarda la magnitudo, è calcolata la magnitudo locale (ML) con la formula di attenuazione di Bragato e Tento (2005).

In Figura 2 sono riportati alcuni esempi di registrazioni della RSCL. Poiché la maggiore energia del segnale si colloca nella banda delle alte frequenze per eventi locali e deboli, e si sposta verso le basse frequenze al crescere della distanza e della magnitudo, raffiguriamo il medesimo segnale registrato con due diversi filtraggi, rispettivamente in bassa e alta frequenza. La prima coppia di figure (a-b) si riferisce alle registrazioni della stazione OL01 degli eventi M>5 avvenuti in Italia Centrale il giorno 18 gennaio 2017, a distanza di circa 300-400 km dalla RSCL. Si noti il diverso contenuto in frequenza dei segnali tra i pannelli a e b, che corrispondono a filtraggi in diverse bande in frequenza. I pannelli al centro mostrano la registrazione di un tele-sisma (Mw7.9 del giorno 22 gennaio 2017 con ipocentro nell’Oceano Pacifico) presso la stazione OL04. Anche in questo caso, si apprezza l’ampia banda dei sensori installati in pozzo. In basso, infine, sono riportati due esempi di registrazione in tempo reale contenenti dei segnali di origine locale (per la maggior parte segnali dovuti al passaggio di treni). L’esempio si riferisce alla stazione OL09 e al giorno 30 gennaio 2017 ore 10:07:34 GMT.

Figura a2 – a2

Figura 2 – Esempi di registrazioni della RSCL. Ogni pannello rappresenta la registrazione di un giorno, e ogni riga corrisponde a un’ora di registrazione. I pannelli mostrati sono organizzati in colonne; a sinistra sono enfatizzate le basse frequenze, a destra le alte. In alto: registrazione presso stazione OL01 del giorno 18/1/2017, sottoposte rispettivamente a filtraggio (a) passa-basso e (b) passa-alto; si riconoscono le scosse M>5 avvenute in Italia Centrale. In centro: registrazione presso la stazione OL04 del giorno 22/1/2017, filtrate come sopra; si riconosce il tele-sisma Mw7.9 avvenuto nell’Oceano Pacifico alle ore 04:302:23.8 GMT (fonte EMSC). In basso: registrazione in tempo reale presso la stazione OL09 del giorno 30/1/2017 ore 10:07:34 GMT con filtraggio passa-basso (e) e passa-alto (f); si riconoscono i segnali ricorrenti dovuti al passaggio dei treni.