La mattina del 4 luglio 2019, un terremoto di magnitudo 6,4 ha colpito la Searles Valley nel deserto del Mojave in California, con impatti avvertiti in tutta la California meridionale. Circa 34 ore dopo, il 5 luglio, la vicina città di Ridgecrest è stata colpita da un terremoto di magnitudo 7.1, una scossa avvertita da milioni di persone in tutto lo stato della California e nelle comunità vicine in Arizona, Nevada e persino in Bassa California, in Messico.
Conosciuti come i terremoti di Ridgecrest – i più grandi terremoti che hanno colpito la California in più di 20 anni – questi eventi sismici hanno provocato ingenti danni strutturali, interruzioni di corrente e lesioni. L’evento M6.4 nella Searles Valley è stato successivamente considerato la scossa preliminare dell’evento M7.1 a Ridgecrest, che ora è considerato la scossa principale. Entrambi i terremoti sono stati seguiti da una moltitudine di scosse di assestamento.
I ricercatori sono rimasti sconcertati dalla sequenza dell’attività sismica. Perché la scossa premonitrice ha impiegato 34 ore per innescare la scossa principale? Come hanno fatto questi terremoti a “saltare” da un segmento all’altro di un sistema di faglie geologiche? I terremoti possono “parlare” tra loro in senso dinamico?
Per rispondere a queste domande, un team di sismologi dello Scripps Institution of Oceanography della UC San Diego e della Ludwig Maximilian University di Monaco (LMU) ha condotto un nuovo studio incentrato sulla relazione tra i due grandi terremoti, che si sono verificati lungo un sistema multifaglia. Il team ha utilizzato un potente supercomputer che incorporava modelli basati sui dati e sulla fisica per identificare il legame tra i terremoti.
La sismologa oceanografia di Scripps Alice Gabriel, che in precedenza ha lavorato alla LMU, ha condotto lo studio insieme al suo ex studente di dottorato alla LMU, Taufiq Taufiqurrahman, e diversi coautori. I loro risultati sono stati pubblicati il 24 maggio sulla rivista Natura online e apparirà nell’edizione cartacea l’8 giugno.
“Abbiamo utilizzato i computer più grandi disponibili e forse gli algoritmi più avanzati per cercare di comprendere questa sequenza davvero sconcertante di terremoti verificatisi in California nel 2019”, ha affermato Gabriel, attualmente professore associato presso l’Istituto di geofisica e fisica planetaria di Scripps. Oceanografia. “Il calcolo ad alte prestazioni ci ha permesso di comprendere i fattori trainanti di questi grandi eventi, che possono aiutare a informare la valutazione e la preparazione del rischio sismico”.
Comprendere la dinamica delle rotture multi-faglia è importante, ha detto Gabriel, perché questi tipi di terremoti sono in genere più potenti di quelli che si verificano su una singola faglia. Ad esempio, il doppietto del terremoto Turchia-Siria avvenuto il 6 febbraio 2023, ha provocato una significativa perdita di vite umane e danni diffusi. Questo evento è stato caratterizzato da due terremoti separati che si sono verificati a sole nove ore di distanza, entrambi attraversando più faglie.
Durante i terremoti di Ridgecrest del 2019, che hanno avuto origine nella zona di taglio della California orientale lungo un sistema di faglie trascorrenti, i due lati di ciascuna faglia si sono mossi principalmente in direzione orizzontale, senza movimento verticale. La sequenza sismica è caduta attraverso faglie “antitetiche” interlacciate e precedentemente sconosciute, faglie minori o secondarie che si muovono ad angoli elevati (prossimi a 90 gradi) rispetto alla faglia principale. All’interno della comunità sismologica, rimane un dibattito in corso su quali segmenti di faglia siano scivolati attivamente e quali condizioni promuovano il verificarsi di terremoti a cascata.
Il nuovo studio presenta il primo modello multi-faglia che unifica sismogrammi, dati tettonici, mappatura del campo, dati satellitari e altri set di dati geodetici basati sullo spazio con la fisica dei terremoti, mentre i modelli precedenti su questo tipo di terremoto erano puramente basati sui dati.
“Attraverso la lente della modellazione infusa di dati, potenziata dalle capacità del supercalcolo, sveliamo le complessità dei terremoti coniugati multi-faglia, facendo luce sulla fisica che governa le dinamiche di rottura a cascata”, ha affermato Taufiqurrahman.
Utilizzando il supercomputer SuperMUC-NG presso il Leibniz Supercomputing Center (LRZ) in Germania, i ricercatori hanno rivelato che gli eventi Searles Valley e Ridgecrest erano effettivamente collegati. I terremoti hanno interagito attraverso un sistema di faglie staticamente forte ma dinamicamente debole guidato da complesse geometrie di faglia e basso attrito dinamico.
La simulazione di rottura 3D del team illustra come le faglie considerate forti prima di un terremoto possono diventare molto deboli non appena si verifica un rapido movimento sismico e spiega la dinamica di come più faglie possono rompersi insieme.
“Quando i sistemi di faglie si rompono, vediamo interazioni inaspettate. Ad esempio, cascate di terremoti, che possono saltare da un segmento all’altro, o un terremoto che fa sì che il successivo prenda un percorso insolito. Il terremoto potrebbe diventare molto più grande di quello che vorremmo” me lo aspettavo”, ha detto Gabriel. “Questo è qualcosa che è difficile da integrare nelle valutazioni del rischio sismico”.
Secondo gli autori, i loro modelli hanno il potenziale per avere un “impatto trasformativo” nel campo della sismologia, migliorando la valutazione dei rischi sismici nei sistemi multi-faglia attivi che sono spesso sottovalutati.
“I nostri risultati suggeriscono che tipi simili di modelli potrebbero incorporare più fisica nella valutazione e nella preparazione del rischio sismico”, ha affermato Gabriel. “Con l’aiuto dei supercomputer e della fisica, abbiamo svelato probabilmente il set di dati più dettagliato di un complesso modello di rottura del terremoto”.
Lo studio è stato sostenuto dal programma di ricerca e innovazione Horizon 2020 dell’Unione europea, da Horizon Europe, dalla National Science Foundation, dalla German Research Foundation e dal Southern California Earthquake Center.
Oltre a Gabriel e Taufiqurrahman, lo studio è stato coautore di Duo Li, Thomas Ulrich, Bo Li e Sara Carena dell’Università Ludwig Maximilian di Monaco, Germania; Alessandro Verdecchia con la McGill University di Montreal, Canada, e la Ruhr-University Bochum in Germania; e Frantisek Gallovic della Charles University di Praga, Repubblica Ceca.
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