Tromografia

La tromografia (dal greco τρόμος = tremore) è una branca della sismologia che studia i microtremori derivati dal rumore sismico ambientale.

Le frequenze considerateModifica

È chiamato microtremore perché le oscillazioni sono molto piccole, rispetto a quelle dei terremoti. Le frequenze oggetto di studio sono comprese tra 0,1 e 20 Hz.[1] I rumori sismici ambientali sulla Terra possono essere vari: naturali dovuti al vento, alle onde del mare o dell'oceano, di origine antropica dovuti ai macchinari o ai veicoli. I secondi sono facilmente individuabili alle alte frequenze.[2]

Beno Gutenberg[3] è stato il primo a stabilire una classificazione di questo tipo differenziando le sorgenti per gamma di frequenza. Qualche anno più tardi Asten[4] e poi Asten e Henstridge[5] arrivarono a conclusioni simili.

SORGENTI Gutenberg Asten - Asten e Henstridge
Onde oceaniche sulle coste 0.05 – 0.1 Hz 0.05 – 1.2 Hz
Perturbazioni meteorologiche a grande scala 0.1 - 0.25 Hz 0.16 – 0.5 Hz
Cicloni oceanici 0.3 – 1 Hz 0.5 – 3 Hz
Condizioni meteorologiche locali 1.4 – 5 Hz -
Tremori vulcanici 2 – 10 Hz -
Attività antropica 1-100 Hz 1.4 – 30 Hz

Bard, all'interno del progetto SESAME (Site Effects Assessment using Ambient Excitations), ha analizzato il materiale pubblicato riguardo al rumore sismico ambientale ed è arrivato alle seguenti caratterizzazioni:

  • a frequenze inferiori a 0,5 Hz, le sorgenti di rumore sono naturali (oceanico e condizioni meteorologiche su larga scala), ed il rumore è definito "microsisma".
  • a ≈ 1 Hz, le fonti sono principalmente gli effetti del vento e le condizioni meteorologiche locali.
  • a frequenze superiori a 1 Hz, le fonti sono le attività umane e il rumore sismico ambientale è denominato "microtremore".[6]

Metodi di studioModifica

La natura del rumore sismico ambientale, ovvero la composizione del campo d'onda che lo compone, risulta piuttosto complessa ed ancora non definita. Fondamentalmente vengono studiati tre assi di ricerca:

I metodi che si basano sull'acquisizione di microtremori si dicono passivi quando sono basati sulla misura e sull'analisi delle vibrazioni del terreno indotte da sorgenti non controllate e attivi, in caso contrario.[2]

La sismica passiva è efficace nel caso in cui si vogliano avere subitanee informazioni del substrato sismico di un terreno, come ad esempio le frequenze principali di risonanza, ma da questa non si evincono dati esatti riguardo alla rifrazione e non sostituisce la prova di down-hole. La tecnica a "stazione singola" HVSR (o H/V) ovvero Horizontal to Vertical Spectral Ratios o analisi dei rapporti spettrali, è un esempio di sismica passiva. In questa tecnica viene valutato il rapporto di ampiezza fra le componenti orizzontali e verticali del moto. Esso mette in luce le frequenze alle quali il moto del terreno viene amplificato per risonanza ma l'ampiezza di un picco H/V, pur essendo legata all'entità del contrasto, non è correlabile all'amplificazione sismica.[8][9]

In definitiva, la tecnica HVSR permette di individuare:[1][10][11]

  • frequenze di risonanza di un sito,
  • microzonazione sismica, tramite le frequenze di picco osservate,

All'indagine di sismica passiva è stata spesso associata un'indagine di sismica attiva MASW (Multichannel Analysis of Surface Waves), essa è una tecnica di indagine che consente la definizione del profilo di velocità delle onde di taglio verticali Vs, basandosi sulla misura delle onde superficiali fatta in corrispondenza di diversi sensori posti sulla superficie del suolo. Le onde superficiali vengono a crearsi a causa dell'intersezione delle onde di corpo con una superficie di discontinuità fisica. Queste onde si propagano guidate lungo la superficie e la loro energia decade esponenzialmente con la profondità.[12][13]

StoriaModifica

Il primo tromometro, strumento di misura in questo campo assieme al tromografo, è stato inventato a Bologna nel 1868 da Timoteo Bertelli, astronomo che diede un grosso contributo in questo campo. Lo strumento, costituito da un pendolo di massa 100 g appeso a un sottile filo di rame lungo 1,50 m, era in grado di rilevare tremori di ampiezza inferiore a 10-6 m visionati attraverso un microscopio con oculare micrometrico. Per evitare sensibili variazioni, dovute ad agenti esterni, l'oggetto era racchiuso in un tubo.[14][15] L'evoluzione di questo strumento ha portato ad una nuova classe di tromografi digitali portatili, per un'analisi non invasiva, rapida e a bassi costi.

NoteModifica

  1. ^ a b TROMOGRAFIE (HVSR), su geologicaitaliana.it (archiviato dall'url originale il 20 ottobre 2014).
  2. ^ a b Castellaro, S., Mulargia, F. e Bianconi, L., Passive seismic stratigraphy: a new efficient, fast and economic technique., in Journal of Geotechnical and Environmental Geology, 13(3), 26., 2005.
  3. ^ Beno Gutenberg, Microseisms. Advances in Geophysics 5, 53–92, 1958.
  4. ^ Asten, M.W., Geological control of the three-component spectra of Rayleigh-wave microseisms, in Bulletin of the Seismological Society of America 68 (6), 1623–1636, 1978.
  5. ^ Asten, M.W. e Henstridge, J.D., Arrays estimators and the use ofmicroseisms for reconnaissance of sedimentary basins, in Geophysics 49 (11), 1828–1837, 1984.
  6. ^ Bonnefoy-Claudet, S., Cotton, F. e Bard, P. Y., The nature of noise wavefield and its applications for site effects studies: a literature review, in Earth-Science Reviews,79(3), 205-227, 2006.
  7. ^ Bormann, P., IASPEI: New Manual of Seismological Observatory Practice (NMSOP), in GeoForschungsZentrum, 2002.
  8. ^ Nakamura, Y., (). ., A method for dynamic characteristics estimation of subsurface using microtremor on the ground surface, in Quarterly Report Railway Tech.Res. Inst., 30 (1), 25–30, 1989.
  9. ^ Mucciarelli, M. e Gallipoli, M. R., A critical review of 10 years of microtremor HVSR technique, in Bollettino di geofisica teorica ed applicata, 42(3-4), n. 255-266, 2001.
  10. ^ ESA Progetti - Microtremori, su esaprogetti.com. URL consultato il 9 dicembre 2020.
  11. ^ Silvia Castellaro, Caratterizzazione dinamica del sottosuolo ai fini dell'Ingegneria Sismica, Dipartimento di Fisica e Astronomia, Università di Bologna.
  12. ^ Gabriels, P., Snieder, R. e Nolet, G., In situ measurements of shear-wave velocity in sediments with higher-mode Rayleigh waves, in Geophysical prospecting,35(2), 187-196, 1987.
  13. ^ Park, C. B., Miller, R. D. e Xia, J., Multichannel analysis of surface waves, in Geophysics, 64(3), 800-808., 1999.
  14. ^ Enzo Pozzato, BERTELLI, Timoteo, su treccani.it.
  15. ^ Timoteo Bertelli, il fondatore della moderna sismologia, su spallanzanitivoli.gov.it. URL consultato il 9 dicembre 2020.