Quando il ciclo sismico incontra i mondiali di calcio

Il ciclo sismico incontra i mondiali di calcio

universita insubria

I Mondiali di calcio di Russia 2018 iniziano tra poco, e questo interessante articolo realizzato dal Maria Francesca Ferrario, dottoranda del Dipartimento di Scienza e Alta Tecnologia dell'Università dell'Insubria. La dottoressa Ferrario ci propone un singolare parallelo tra calcio e ciclo sismico (nella prima pagina) e intensità macrosismica (nella seconda pagina). Cosa c'entrano? Leggete e scopritelo!

La Magnitudo: le dimensioni del fenomeno

Un terremoto è il rilascio pressoché istantaneo dell'energia che si è accumulata lungo una superficie di faglia. La quantità di energia sprigionata viene misurata tramite la magnitudo; si valuta in base all'ampiezza delle onde sismiche captate dai sismografi e viene espressa con la scala Richter, che ha natura logaritmica. La differenza di energia sprigionata da un sisma di Magnitudo M e uno di Magnitudo (M + 1) equivale a un fattore di 31,6.

Proviamo a fare un gioco associando il campo dello stadio meneghino di San Siro con la scala Richter. Assumiamo che il campo di S. Siro (105 m di lunghezza per 68 di larghezza, cioè 7.140 m2) equivalga a un sisma con M = 7. Un sisma con M = 6 equivarrebbe all'incirca al cerchio di centrocampo (263 m2), mentre M = 5 sarebbe circa metà dello specchio della porta. Il più forte terremoto mai registrato (Cile 1960, M = 9.5) sarebbe come una città di medie dimensioni (40 km2).

Le sequenze sismiche: riscaldamento / 90 minuti + recupero / tempi supplementari

Le sequenze sismiche sono caratterizzate dall'occorrenza in una stessa zona di numerosi eventi sismici in un intervallo temporale più o meno ristretto. Proseguendo con il parallelo calcistico, l'evento principale (i 90 minuti della partita) sarebbe identificabile con il mainshock, gli eventi precedenti (il riscaldamento) con i foreshock e quelli successivi (i supplementari) con gli aftershock di un sisma. La differenza rispetto ad una partita di calcio è che in un terremoto l'evento principale dura al massimo qualche decina di secondi, mentre l'intera sequenza può durare anche diversi anni.

sismogramma

Le cause: la terna arbitrale (e gli addizionali)

Gli arbitri che regolano l'occorrenza dei terremoti sono processi endogeni a scala globale, come la velocità di movimento delle placche tettoniche, la direzione di movimento relativo e le caratteristiche composizionali dei materiali coinvolti. I fattori addizionali sono i fluidi, la geometria dei piani di faglia o la presenza di barriere (asperità) lungo questi stessi piani.

Il monitoraggio: gli osservatori e le telecamere a bordo campo

Le squadre di alto livello hanno una rete di osservatori che va a caccia di nuovi talenti in giro per il mondo. Allo stesso modo, in giro per il mondo (e nello Spazio) ci sono una serie di stazioni, satelliti e strumenti (sismografi, accelerometri, stazioni GPS) che monitorano il movimento delle placche e gli eventi sismici.

Il match clou viene osservato con dozzine di telecamere, pronte a catturare ogni dettaglio e a documentare tutto ciò che avviene fin dentro gli spogliatoi. In occasione di sequenze sismiche rilevanti, la rete strumentale di monitoraggio viene infittita e ulteriori strumenti, spesso temporanei, che vengono installati nelle zone colpite.

 

rupture vettore
Fagliazione superficiale a seguito del terremoto del Centro Italia del 30 ottobre 2016 (foto scattate il 21 luglio 2017). A sinistra la visione d'insieme; a destra il dettaglio; la parte più chiara rappresenta la porzione del piano di faglia esumato dall'evento sismico.

 

Il "contagio" tra faglie: il passaggio

La liberazione di energia che avviene in concomitanza con un evento sismico "scarica" lo stress accumulato lungo la superficie di faglia; ogni terremoto modifica lo stato di stress delle altre faglie nelle vicinanze tramite un processo detto stress transfer, che porta ad anticipare o ritardare il prossimo terremoto su quelle faglie. Lo stress transfer può essere statico o dinamico; il primo agisce su distanze di pochi chilometri (con un termine calcistico potremmo definirlo un "passaggio corto"), mentre il secondo prevale a grandi distanze, fino a centinaia di chilometri (quella che nel calcio è la "palla lunga").

Gli effetti di sito: la "mattonella"

Ogni giocatore, specie quelli che calciano le punizioni, ha una sua "mattonella" preferita, ossia un fazzoletto di campo da cui le giocate gli riescono meglio rispetto a qualunque altro punto del terreno di gioco.

Allo stesso modo alcune località subiscono effetti più gravi di un sisma rispetto a quelle vicine, per via di fattori topografici o stratigrafici (come presenza di sedimenti suscettibili a fenomeni di amplificazione o liquefazione).

La mitigazione del rischio: l'allenamento

Ci si allena e si studia l'avversario per arrivare alla partita decisiva nelle migliori condizioni possibili. Allo stesso modo, la mitigazione del rischio inizia in primo luogo dallo studio del fenomeno terremoto e dalla conoscenza delle sorgenti sismogenetiche e delle caratteristiche ambientali e costruttive di una regione. La prevenzione deve essere basata sulla diffusione della conoscenza e su misure strutturali come costruzioni antisismiche e adeguamento degli edifici esistenti.

La Coppa del Mondo

I terremoti non si possono impedire e siamo ben lontani dal poterli prevedere con precisione. Non ci sono Coppe del Mondo o Palloni d'Oro da vincere, l'obiettivo di chi studia gli eventi sismici è quello di minimizzarne i costi, in termini di perdita di vite umane e di danni economici.

Quando il campo macrosismico incontra il campo di calcio

L'intensità macrosismica: in che serie giochi?

L'intensità macrosismica è una stima degli effetti di un terremoto sulla superficie terrestre. Si misura valutando il grado di danneggiamento subito dalle strutture antropiche e gli effetti sull'ambiente (frane, liquefazioni, tsunami).

La scala comunemente utilizzata in Italia è la scala MCS (Mercalli - Cancani - Sieberg) che, come quasi tutte le altre scale di intensità, è organizzata in 12 categorie (Tabella 1).

Tabella 1 - effetti tipici per ogni grado di intensità secondo la scala MCS. Fonte: Protezione Civile

Grado Scossa Descrizione Serie calcistica
XII Apocalittica Non resiste alcuna opera dell'uomo. Effetti ambientali in aree dell'ordine dei 50000 km2. Serie A
XI Catastrofica Crollo di tutti gli edifici in muratura, ponti e infrastrutture. Effetti ambientali in aree dell'ordine dei 10000 km2. Serie B
X Completamente distruttiva Gravissima distruzione di circa il 75% degli edifici. Fratture nel terreno con apertura decimetrica. Effetti ambientali in aree dell'ordine dei 5000 km2. Lega Pro
IX Distruttiva Circa il 50% delle case in pietra sono seriamente distrutte, molte crollano, la maggior parte diviene inabitabile. Effetti ambientali in aree dell'ordine dei 1000 km2. Serie D
VIII Rovinosa Gravi danni e crolli di edifici. Frane, fessure nel terreno, liquefazioni. Effetti ambientali in aree dell'ordine dei 100 km2. Eccellenza
VII Molto forte Danni modesti a numerosi edifici se solidamente costruiti. Crollo di alcuni edifici. Effetti ambientali in aree dell'ordine dei 10 km2. Promozione
VI Forte Avvertito da tutti con un certo panico, caduta di oggetti anche pesanti. Lievi danni nelle costruzioni. Lievi effetti ambientali in aree di pochi km2. Prima Categoria
V Abbastanza forte Avvertita da molte persone, si svegliano quasi tutti quelli che stanno dormendo. Caduta di oggetti, porte e finestre sbattono Seconda Categoria
IV Moderata Avvertita da molte persone in ambienti chiusi, poche in ambienti aperti. Lievi oscillazioni di oggetti e mobili Terza Categoria
III Leggera Avvertita da poche persone  
II Molto leggera Avvertita da rare persone, in condizioni particolarmente adatte  
I Impercettibile Avvertita solo dai sismografi  

Area di risentimento: in che ruolo giochi?

Il campo macrosismico è una mappa in cui il territorio è suddiviso tramite linee (le isosisme) in zone con uguale intensità macrosismica. Le dimensioni dell'area colpita dipendono primariamente dalla quantità di energia sprigionata (la Magnitudo, che abbiamo trattato in precedenza). Un altro giocatore con un ruolo ben preciso in campo è la profondità dell'ipocentro, cioè del punto in cui avviene la liberazione di energia.

29 maggio

Terremoti molto superficiali interessano zone limitate e giocano nel ruolo di portiere: per tutta la partita li trovi nell'area piccola a difendere la porta. Le zone vulcaniche (Etna, Ischia) giocano in questo ruolo.

Terremoti a profondità un po' più alta (tipicamente 10 km nel caso di Alpi e Appennino) interessano aree più estese e possono essere un difensore centrale o un centravanti all'antica, di quelli che vivono dentro l'area di rigore.

Terremoti molto profondi (> 50 km) avvengono tipicamente nelle zone di subduzione (ad esempio, al largo di Giappone, Messico, Alaska) e vengono risentiti in aree estremamente ampie. Sono come i "tuttocampisti", che nell'arco dei 90 minuti corrono per tutte le zone del campo.

aa
Figura 1: a) campo macrosismico del terremoto di Ischia del 1883 (modificato da Luongo et al. 2006); b) campo macrosismico del terremoto dell'Irpinia del 1930 (modificato da Porfido et al. 2007); c) campo macrosismico del terremoto di Lisbona del 1755 (modificato da Oliveira 2008); d) mappa di calore di Sergio Romer, portiere dell'Argentina; e) mappa di calore di Garay, difensore argentino; f) mappa di calore di Schweinsteiger, centrocampista della Germania.

La Figura 1 rappresenta i campi macrosismici di tre eventi che hanno avuto la stessa intensità massima (decimo grado), ma aree di risentimento di dimensioni molto diverse (si noti la diversa scala per ogni mappa): Ischia 1883, Irpinia 1930 e Lisbona 1755.  Questi vengono comparati con la mappa di calore di tre giocatori della finale dei Mondiali del 2014 tra Germania e Argentina. Le mappe di calore indicano la posizione dei giocatori in campo nel corso della partita: a colori caldi corrisponde una maggiore presenza in quel punto.

Gli eventi "storici": la giocata memorabile

Alcuni eventi finiscono nella memoria, collettiva o individuale. Sono troppo giovane per aver assistito alla "mano de Dios" di Maradona, ma conosco ogni fotogramma di quell'azione; molti ricordano il rigore sbagliato da Roberto Baggio a USA '94 o quello segnato da Grosso in Germania.

1466593581 mano de dios

Tra i terremoti e fenomeni ad essi collegati che hanno rivoluzionato la storia, possiamo citare il sisma e tsunami di Lisbona nel 1755 che fu risentito in buona parte dell'Europa; il terremoto di S. Francisco del 1906, che è alla base del primo modello di ciclo sismico; il terremoto di Landers (USA) del 1992, il primo ad essere osservato da satellite; gli tsunami di Sumatra del 2004 e Tohoku del 2011 che hanno causato centinaia di migliaia di vittime e hanno radicalmente modificato la percezione dell'opinione pubblica e le strategie di mitigazione.

Gli eventi del passato: lo scouting

Studiare le caratteristiche dei sismi avvenuti nel passato permette di comprendere meglio quelli attuali e il processo sismico in generale, così come le variazioni intercorse nella vulnerabilità degli edifici. Questo concetto è ancor più valido se si considera che i tempi di ricorrenza sono lunghi (da decine di anni a millenni) se confrontati con le scale temporali umane e l'intervallo temporale coperto dalla sismologia strumentale è relativamente breve (poco più di un secolo).

Studiare i sismi storici è un po' come fare lo scout, raccogliere informazioni da varie fonti, verificarne la veridicità, andare a vedere i luoghi per documentare le evidenze ancora oggi visibili.

La forma del campo macrosismico: giocatore di fascia o in mezzo al campo?

I giocatori che stanno al centro della difesa, del centrocampo o dell'attacco hanno punti di riferimento diversi rispetto a chi gioca sulla fascia. I giocatori di fascia vanno su e giù per il campo calcando sempre le stesse tracce, i giocatori centrali invece svariano a destra e a sinistra.

Allo stesso modo, alcuni campi macrosismici sono quasi circolari (i giocatori centrali, come Mascherano in Figura 2a) mentre altri sono molto più allungati (i giocatori di fascia, come Zabaleta in Figura 2b). Si confrontino ad esempio le Figure 1a e 1b.

ab
Figura 2: Mappe di calore dei due giocatori argentini Mascherano e Zabaleta; la diversa posizione in campo si riflette in forme ben distinguibili.

Campi macrosismici complessi: la tattica

Tutte le squadre scendono in campo con 11 giocatori, ma si dispongono in modi molto diversi. La difesa può essere a 3, a 4 o a 5, o con il libero vecchio stile (come al livello in cui giocavo io).

Un campo macrosismico può essere estremamente complesso, con più zone "calde", dove si sono avuti effetti più forti e direzioni preferenziali. Il campo macrosismico del terremoto in Irpinia del 1980 presenta due zone relativamente ristrette con intensità dieci e una distribuzione variegata degli altri gradi (Figura 3a), così come risulta complessa la mappa di calore di 3 centrocampisti tedeschi (Schweinsteiger, Ozil e Kroos) nella vittoriosa finale del Mondiale 2014.

ac
Figura 3: a) campo macrosismico del terremoto dell'Irpinia del 1980 (modificato da Postpischl et al., 1985); b) mappa di calore di Schweinsteiger, Ozil e Kroos.

 

Fonte

Riferimenti bibliografici

  • Luongo G. et al. (2006) - Il terremoto di Casamicciola del 1883: una ricostruzione mancata. Napoli 2006, pg. 60.
  • Oliveira C.S. (2008) - Review of the 1755 Lisbon Earthquake Based on Recent Analyses of Historical Observations. In: Historical Seismology. Modern Approaches in Solid Earth Sciences, vol. 2, p 261-300.
  • Porfido S. et al. (2007) - Seismically induced ground effects of the 1805, 1930 and 1980 earthquakes in the Southern Apennines, Italy. Boll.Soc.Geol.It., 126(2), pp. 333-346, 10 figs., 6 tabs.
  • Postpischl D. et al. (1985) - The Irpinia earthquake of November 23, 1980. In: Atlas of isoseismal maps of Italian earthquakes. CNR-PFG, 114 (2A), 152-157.

 


Maria Francesca Ferrario lavora nel gruppo di ricerca di Geologia Ambientale dell'Università dell'Insubria di Como. Si occupa dello studio dei terremoti attuali e del passato, in particolare dei loro effetti sull'ambiente naturale. Twitta come @GingerFault.

Continua a pagina 2

Pubblicità

AREE TEMATICHE