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Paolo Gasperini

Professore ordinario

Dipartimento di Fisica e Astronomia

Settore scientifico disciplinare: GEO/10 GEOFISICA DELLA TERRA SOLIDA

Temi di ricerca

Tecniche quantitative per l'analisi dei dati macrosismici.

Catalogazione e omogeneizzazione dei dati di sismicità storica e strumentale.

Analisi statistica della sismicità e dei precursori sismici.

Modellazione numerica di processi tettonici.

Proprietà reologiche del mantello terrestre.

Analisi statistica e previsione delle eruzioni vulcaniche. 





Tecniche quantitative per l'analisi dei dati macrosismici. Nonostante la loro natura qualitativa, i dati di intensita' macrosismica rappresentano uno strumento indispensabile per vincolare le classificazioni di pericolosita' sismica utilizzate dalla normativa edilizia e dalla protezione civile. In passato abbiamo sviluppato un codice di calcolo (Boxer) che e' stato utilizzato sistematicamente, anche nell'ambito di recenti analisi di zonazione sismica per trasformare i dati  in stime quantitative.  E' previsto lo sviluppo di tale codice al fine di una valutazione statistica, attraverso analisi di bootstrap, delle incertezze dei parametri di localizzazione, di orientazione  e di energia della struttura sismogenetica. Inoltre e' stato avviato lo sviluppo di un nuovo algoritmo di localizzazione, basato sull'assunzione di una legge di attenuazione dell'intensita' stimata empiricamente, che permette anche la localizzazione in mare o in aree disabitate e la valutazione della classe di profondita' del centroide della sorgente sismica. Anche a questo fine, abbiamo avviato un'analisi approfondita' delle proprietà di attenuazione dell'intensita' con la distanza che permettera' anche la definizione di relazioni generali o regionalizzate da utilizzare anche nell'ambito delle stime di pericolosita' sismica.

Catalogazione e omogeneizzazione dei dati di sismicità storica e strumentale. Una prima revisione del catalogo sismico ipocentrale (CPTI04) e dei meccanismi focali (EMMA 2.2) e' stata condotta nell'ambito di una iniziativa, avviata nel 2003 dall'Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia volta alla compilazione della mappa di classificazione sismica attualmente in uso in Italia. Nell'ottica di una periodica revisione di tale mappa si sta ora attuando una nuova fase, finanziata anche con risorse del Dipartimento della Protezione Civile, che prevede tra l'altro la revisione delle relazioni tra varie stime di magnitudo e tra magnitudo ed intensita' macrosismica oltre ad un aggiornamento del database dei meccanismi di sorgente tratti dalla letteratura. Riguardo a quest'ultimo e' prevista in particolare una revisione dell'interfaccia di accesso, l'inserimento di alcune migliaia di ulteriori soluzioni focali e l'omogeneizzazione dei parametri di localizzazione ed energia sulla base dei dati ricavabili dal catalogo dell'International Seismological Centre (ISC). Sulla base dei dati disponibili e' stata ricavata una nuova relazione tra intensita' macrosismica e picco di accelerazione orizzontale (PGA) che utilizza un metodo di regressione (General Orthogonal Regression) che tiene conto anche delle incertezze sulla variabile indipendente. E' in corso un'attivita' di estensione del database per migliorare ulteriormente la robustezza della relazione tra intensita' e scuotimento del terreno che considerera anche altri parametri come la velocita' di picco (PGV) e le ordinate spettrali di accelerazione e velocita'.

Analisi statistica della sismicità e dei precursori sismici. Le principali proprieta' dell'occorrenza dei terremoti sono il raggruppamento (clustering) nello spazio e nel tempo e la legge di potenza frequenza-magnitudo nota come Gutenberg-Richter. Sebbene siano note dagli albori della scienza sismologia moderna, i dettagli di tali proprieta' sono ancora in gran parte incerti a causa soprattutto dell'incompletezza selettiva dei cataloghi sismici e dell'inadeguatezza dei modelli di occorrenza. In particolare, in precedenti ricerche abbiamo dimostrato che la modellazione del decadimento delle repliche e' particolarmente influenzata dalla mancata detezione delle scosse nelle prime ore dopo una scossa forte e che l'interazione tra i vari parametri puo' mascherare le reali proprieta' delle sequenza. Stiamo ora affrontando, attraverso lo studio di sequenze reali e simulate, lo studio del ruolo svolto dalla sismicita' di fondo e  la verifica della capacita', da parte dei metodi di stima che utilizzano la massima verosimiglianza, di risolvere accuratamente i parametri dei modelli fenomenologici ipotizzati.

Modellazione numerica di processi tettonici. Si tratta di un argomento svolto principalmente alcuni anni or sono. Attraverso codici numerici agli elementi finiti (Laramy, Tecton, Marc) sono stati costruiti modelli di processi quali l'evoluzione della subduzione  Tirrenica e l'evoluzione dell'estrusione dell'Anatolia che hanno permesso di formulare ipotesi geodinamiche sulla genesi e sull'evoluzione di tali processi.

Proprietà reologiche del mantello terrestre. La maggior parte delle indagini condotte in passato sul sull'aggiustamento isostatico postglaciale hanno postulato, per il mantello, una legge reologica Newtoniana puramente lineare, legata alla diffusione dei difetti del reticolo cristallino. Tuttavia, sia lo studio dei processi microfisici che gli esperimenti di laboratorio suggeriscono che anche un meccanismo non lineare, la risalita delle dislocazioni, possa spiegare la deformazione a lungo termine dei materiali di mantello. In alcuni lavori recenti eseguiti con formulazione e geometria molto semplificata, abbiamo mostrato come l'utilizzo di una  legge reologica composita (lineare piu' non lineare) permetta di riprodurre meglio i dati di variazione del livello marino relativo per il Nord America rispetto a un modello lineare. Stiamo attualmente lavorando a uno sviluppo di tale analisi attraverso modelli numerici sferici che implementino l'equazione del livello marino completa e utilizzino i risultati della microfisica e degli esperimenti di laboratorio per vincolare i valori dei parametri reologici. 

Analisi statistica e previsione delle eruzioni vulcaniche. Si tratta anche in questo caso di un argomento trattato in passato anche se recentemente e' stato pubblicato un lavoro che rivede alcune problematiche relative alla distribuzione temporale delle eruzioni laterali dell'Etna alla luce di dati di sismicita' recente e di nuovi approcci statistici.  



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