RIGOPIANO: UNO STUDIO INGV IDENTIFICA LE CARATTERISTICHE DELLA VALANGA

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Indimenticabile quel tragico evento che il 18 gennaio 2017 colpì Rigopiano in Abruzzo.

Una valanga si distaccò dal Monte Siella e si precipitò verso valle, distruggendo un Resort-Hotel e seppellendo 40 persone, di cui purtroppo è stato possibile salvarne solamente undici. Anche se nel momento della valanga due superstiti si trovavano fuori dall’edificio, fornendo testimonianze utili sui primi momenti dopo l’accaduto, sono ancora tanti gli interrogativi che ruotano intorno a questa tragica vicenda.

Senza risposta sono per esempio tutte le domande legate alla dinamica e all’orario dell’evento: ancora oggi non si sa a che ora la valanga si sia innescata dal Monte Siella e quanto tempo abbia impiegato dal distacco fino al travolgimento dell’albergo.

Abbiamo utilizzato le registrazioni delle stazioni sismiche operative nell’area intorno a Rigopiano per tentare di trovare la risposta ad alcuni interrogativi, alla ricerca di un segnale sismico che potesse essere stato causato dalla slavina. Questa attività non è stata per nulla priva di difficoltà: a priori non si sapeva se l’energia sismica generata dalla slavina fosse abbastanza forte da essere registrata dai sismografi – e in caso affermativo – non si conosceva che tipologia di segnale sismico potesse essere causato da una valanga. Inoltre, essendo nel pieno della sequenza sismica in Italia Centrale, non si poteva nemmeno dare per scontato di riuscire a distinguere un “segnale valanga” da uno dei frequenti segnali provenienti dalla sequenza sismica in Italia Centrale.

Come prima cosa – essendo un problema multidisciplinare – abbiamo creato un gruppo composto da  ricercatori con diverse competenze appartenenti a vari istituti europei: l’INGV per la parte sismologica, Università di Monaco in Baviera per la parte dei sismogrammi teorici, il Politecnico di Torino per la parte ingegneristica e l’Istituto svizzero di Davos per lo studio di neve e valanghe.

Iniziamo allora con la parte sismica … : sulla base delle telefonate e dei messaggi è stato possibile restringere la finestra temporale in cui è accaduto l’evento tra le 16:30 e le 16:54 (ora locale). All’interno di tale finestra lunga 24 minuti, abbiamo identificato un segnale insolito ad una stazione sismica (GIGS) sita sotto il Gran Sasso (ad una distanza di 17 km da Rigopiano, Figura 1a che a prima vista si distingueva dagli ordinari segnali appartenenti alla sequenza sismica del Centro-Italia Figura 2ab). Questo segnale atipico, non associabile a un terremoto tettonico, è stato registrato alla stazione sismica GIGS e a nessun’altra stazione attiva della rete sismica nelle vicinanze. Il sismogramma è caratterizzato da tre fasi consecutive con contenuto spettrale paragonabile, ma ampiezza crescente. L’analisi direzionale ha poi rivelato che il segnale proveniva dalla direzione quasi est-ovest (Figura 2c). Di seguito questo risultato è stato confermato dall’Università di Monaco attraverso il calcolo di sismogrammi sintetici per una sorgente sismica single force (forza unidirezionale).

Figura 1: (a) Stazioni sismiche della rete INGV (triangoli) installati in Abruzzo. Gli asterischi gialli indicano i terremoti del 18 Gennaio 2017 con epicentri vicini a Campotosto, che si sono verificati alle ore UTC 09:25:40 (Mw5.1), 10:14:09 (Mw 5.5), 10:25:23 (Mw 5.4), e 13:33:36 (Mw 5.0). Solamente la stazione GIGS, sito a 17 km ovest di Rigopiano, ha registrato un segnale sismico, associabile alla valanga che colpì l’albergo. (b) La valanga causò la dislocazione del primo piano dell’albergo di 48 m in direzione 70°N e una rotazione di ~13°in senso antiorario.

I ricercatori del Politecnico di Torino, studiando in dettaglio l’impatto della valanga sull’albergo, hanno appurato che la valanga aveva trascinato il piano superiore, spingendolo per 48 m verso valle e ruotandolo di 13° (Figura 1b). Il “tranciamento” (shearing) del piano superiore dell’edificio è avvenuto dopo che la pressione generata dall’accumulo del materiale della valanga (misto tra neve, alberi, blocchi di roccia) sulla parete ha superato la resistenza statica della stessa, fino a raggiungere una pressione massima di 395 kPa. Questi valori sono il risultato della simulazione della valanga realizzata dal WSL-SLF di Davos. Attraverso il software RAMMS (Rapid Mass Movement Simulator) è stato possibile calcolare, per ogni punto della traiettoria (Figura 3a, la velocità, l’altezza e le pressioni della valanga in funzione della topografia e delle caratteristiche della neve (umidità, densità, temperatura, composizione, massa, volume).

Figura 2: Tracce sismiche registrate alla stazione GIGS: (a) una finestra temporale di 24 min intorno all’evento della valanga, (b) ingrandimento di 20 s della traccia in spostamento, indicando tre fasi distinte generate dalla valanga, (c) spettrogramma della componente E (station GIGS) illustrato per la finestra temporale di 20 s indicata in Fig. 2b.

Riassumendo, la valanga che ha travolto l’albergo di Rigopiano il 18 gennaio del 2017 ha percorso in tutto 2400 metri. Si è distaccata alle ore 16:41:59 (ora italiana), e nel suo percorso verso la valle è entrata in un canyon circa alle 16:42:35, ha travolto alberi e rocce, aumentando la sua massa in maniera significativa, e alle 16:43:20 ha colpito l’hotel ad una velocità di 100 km orari, ossia dopo circa 80 secondi dal suo distacco (Figura 3b).

Rimane una domanda accademica: che cosa ha generato il segnale sismico registrato a GIGS? È stato l’impatto con l’albergo?

La nostra risposta è NO.

Rispetto ad una frana, che è composta da sassi e fango, la densità di una valanga è molto minore, quasi pari ad un fattore 10. La modellazione RAMMS assume che dal Monte Siella si è staccato uno slab di neve alto 2 m con una densità di 250 kg/m3, corrispondente ad una massa complessiva di 19,255 tonnellate e un volume di 77,000 m3. L’area di rilascio ha un’inclinazione di circa 32° (nel tratto compreso tra 1890 e 1760 metri di quota). Durante la sua discesa verso valle la valanga ha percorso in tutto 2400 metri, trascinando con se alberi e rocce cambiando la sua massa, fino ad arrivare ad una densità di 450 kg/m3 e inglobando un volume di neve pari a 103,000 m3 . Oggi sappiamo che la velocità con cui la valanga ha colpito l’albergo è stata di 27 metri al secondo, quasi 100 km orari.

Figura 3: Simulazione della traiettoria della valanga del 18 Gennaio 2017 a Ricopiano e comparazione con il segnale sismico: (a) progressione del “momento” modellato lungo il percorso della valanga. All’entrata nel canyon (T1), e i punti di deflessione (T2, T3) si aspettano valori massimali del momento. (b) Quota del percorso (linea nera), velocità della valanga (linea rossa) e il corrispondente tempo (s) a seguito del distacco, in funzione della distanza dall’area di rilascio. (c) Componente E della registrazione sismica, indicando i tempi d’arrivo dei tre transienti sismici (a 15:42:38, 45 and 51 UTC). La valanga raggiunge l’albergo dopo circa 81 s.

Essendo caratterizzata da una bassa densità durante il suo percorso verso valle, la valanga scivola lungo il pendio senza trasmettere grandi forze in direzione verticale. Quindi pochissima energia sismica viene rilasciata nel terreno. L’unico punto dove viene trasmessa energia nel sottosuolo è il canyon, dove la valanga si incanala similmente ad uno slittino nelle curve di una pista da bob. Essendo la massima pressione avvenuta in corrispondenza dei tornanti (Figura 3ab), concludiamo che il segnale sismico non è collegato alla dislocazione del primo piano dell’albergo – che avviene sostanzialmente in aria – ma al passaggio della valanga nel canyon durante i suoi cambi di direzione.

A cura di Thomas Braun e Daniela Famiani  (INGV-Roma1)


Fonte: ingvterremoti.wordpress.com