Che cosa ci dice il terremoto in Turchia sulla scienza della previsione sismica

I geologi sapevano già da decenni che un terremoto avrebbe, prima o poi, colpito il sud-est della Turchia, ma la previsione precisa del momento in cui avverrà un sisma catastrofico è ancora di là da venire
di Shannon Hall/Nature
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Due decenni fa, John McCloskey tracciò una linea rossa su una mappa della Turchia sud-orientale per individuare il punto in cui probabilmente si sarebbe verificato un forte terremoto. L’unica domanda era quando.

La risposta è arrivata il mese scorso, quando una scossa di magnitudo 7.8 ha colpito il punto esatto che McCloskey, all’epoca geofisico all’Università dell’Ulster a Coleraine, e Derry, nel Regno Unito, e i suoi collaboratori avevano identificato. Ha colpito alle 4.17 ora locale del 6 febbraio, quando la maggior parte delle persone dormiva, e ha ucciso più di 50.000 residenti in Turchia e nella vicina Siria.

Il lavoro di McCloskey mostra sia le promesse sia i limiti della scienza della previsione dei terremoti. Sebbene i geologi abbiano a lungo cercato di identificare segnali premonitori relativi alla localizzazione, la magnitudo e l’ora esatta di futuri terremoti, decenni di ricerche hanno dimostrato che è probabilmente impossibile prevedere quando una faglia geologica inizierà a tremare. “Quando si cerca di capire che cosa succederà dopo, si tende a imparare l’umiltà”, dice Susan Hough, geofisica del Earthquake Hazards Program del Servizio geologico degli Stati Uniti (USGS). “Nella maggior parte del mondo il vero obiettivo non è la previsione, ma la valutazione della pericolosità e dei tassi a lungo termine dei terremoti.”

Oggi i ricercatori si occupano di previsioni: identificare i segmenti di faglia più pericolosi e le dimensioni dei terremoti che si prevede produrranno. Armati di queste conoscenze, i responsabili politici possono prendere provvedimenti per ridurre le morti e le distruzioni, per esempio imponendo migliori pratiche edilizie o esortando i residenti locali a prepararsi. Alcune regioni del Giappone, degli Stati Uniti e della Turchia hanno sviluppato sistemi di allerta precoce che avvisano i residenti quando un terremoto è iniziato nelle vicinanze. “In linea di principio, è possibile eliminare il rischio sismico”, afferma McCloskey.

Zona a rischio
La Turchia è un nodo sismico attivo in cui diversi pezzi di crosta terrestre si incontrano e si scontrano. Nel sud-est della Turchia e nel nord della Siria, la placca araba sta spingendo verso nord contro la placca anatolica, schiacciandola verso ovest. Ma lo spostamento non è un movimento fluido. Al contrario, l’attrito tiene le placche in posizione, a volte per secoli. Quando le sollecitazioni superano l’attrito, le placche su entrambi i lati della faglia si scontrano l’una con l’altra, liberando una tremenda energia sotto forma di terremoto.

Questo è accaduto più volte in Turchia, una storia che ha permesso a McCloskey e ai suoi colleghi di mappare le sollecitazioni lungo una delle principali fonti di terremoto, la faglia dell’Anatolia orientale. Come altre faglie, è divisa in segmenti che scivolano in tempi diversi. Quando un segmento si sposta e trema, altera le sollecitazioni sulle sezioni vicine della stessa faglia e su altre faglie vicine. Questo aumenta lo stress in alcuni punti, avvicinandoli al cedimento, ma allenta lo stress in altri, rendendoli per il momento più sicuri.

“Non si tratta di terremoti casuali”, afferma Ross Stein, amministratore delegato di Temblor, una società specializzata nella valutazione del rischio sismico. “Si tratta di una conversazione. E questa conversazione si svolge attraverso il trasferimento delle sollecitazioni.”

Nel 2002, McCloskey (ora geofisico all’Università di Edimburgo, nel Regno Unito) e i suoi colleghi hanno usato questa tecnica per diagnosticare le regioni altamente sollecitate della faglia dell’Anatolia orientale: con l’aiuto di documenti storici, il gruppo ha incorporato le variazioni di stress causate da dieci terremoti dal 1822 in un modello del movimento delle placche in corso. La modellizzazione ha suggerito che una regione della faglia a sud di Kahramanmaraş – l’esatta posizione e lunghezza della faglia che si è rotta il 6 febbraio – presentava un rischio elevato di cedimento in futuro. Il gruppo sapeva anche che sarebbe stato devastante, prevedendo un terremoto di magnitudo 7.3 o superiore. “La corrispondenza è notevole”, afferma McCloskey.

Non è la prima volta che questo metodo, tecnicamente noto come trasferimento delle sollecitazioni di Coulomb, individua con precisione una scossa imminente. Nel 1997, Stein e i suoi colleghi analizzarono i terremoti che avevano già colpito la faglia dell’Anatolia settentrionale in Turchia per stimare che il prossimo si sarebbe verificato vicino alla città di Izmit. Due anni dopo, quel terremoto arrivò, causando la morte di oltre 17.000 persone. Nel 2005, McCloskey e i suoi colleghi hanno calcolato che lo spostamento delle sollecitazioni dopo il terremoto di Sumatra-Andamane del 2004 in Indonesia avrebbe potuto provocarne uno nella fossa della Sonda a ovest di Sumatra. Il terremoto è avvenuto 12 giorni dopo la pubblicazione dello studio. Nel 2008, Shinji Toda del Geological Survey of Japan di Tsukuba e i suoi colleghi hanno previsto che il terremoto di Wenchuan, avvenuto in Cina all’inizio dello stesso anno, avrebbe aumentato lo stress di tre faglie adiacenti. Nel decennio successivo, due di queste faglie hanno scatenato potenti terremoti.

Lo stress aggiuntivo

Non è possibile utilizzare questa tecnica ovunque. Poiché questo modello richiede una certa conoscenza dei terremoti precedenti, spesso risalenti a secoli prima, i ricercatori possono usarlo per valutare solo le regioni di cui la storia sismica è ben nota. Per questo motivo ha più successo nella previsione degli aftershock, che sono tipicamente più piccoli delle scosse principali. Ci sono ancora molte incognite e gli scienziati stanno lavorando duramente per valutare ulteriormente il modello.

Nel 2002, Tom Parsons, geofisico dell’USGS, ha analizzato più di 2000 terremoti di magnitudo superiore a 5.5 che si sono verificati dopo – e in prossimità – di scosse di magnitudo superiore a sette. Ha scoperto che il 61 per cento dei terremoti successivi era associato a un aumento dello stress causato da quelli precedenti. I risultati suggeriscono che il trasferimento delle sollecitazioni di Coulomb può identificare con precisione le faglie che hanno maggiori probabilità di causare terremoti dannosi. Poi, nel 2008, Parsons e i suoi colleghi hanno pubblicato una previsione a seguito del terremoto di Wenchuan, con l’intenzione di valutare successivamente le prestazioni del modello. Il lavoro è ancora in corso.

Oggi Stein, uno dei ricercatori che ha sviluppato la teoria sul modo in cui le forze si spostano dopo i terremoti, stima che il metodo sia stato utilizzato in 30.000 articoli per spiegare due terzi delle recenti scosse di assestamento e di successive scosse principali del nostro pianeta. “Questo ci dice che non è l’unico fattore in gioco”, dice Stein. “Le faglie sono elementi ‘sporchi’ e disordinati e non si comportano come vorremmo.”

Il modello di McCloskey, per esempio, ha anticipato la posizione del recente terremoto in Turchia, ma la scossa è iniziata su un ramo molto più piccolo della faglia e poi si è riversata sulla parte principale, uno schema che Stein trova sconcertante. Un’altra complicazione è che il terremoto principale è stato anche molto più grande del previsto, probabilmente perché ha fatto riemergere un segmento a sud che si era rotto nel 1822 e un segmento a nord che si era rotto nel 1893.

“Questo sottolinea il problema della previsione dei terremoti”, afferma McCloskey. “Anche quando identifichiamo il luogo più pericoloso, ogni terremoto è unico.”

Non molto tempo fa, i sismologi pensavano di poter prevedere alcuni terremoti giorni od ore prima che colpissero. Queste speranze sono dovute a Parkfield, in California, dove i terremoti hanno scosso una piccola parte della faglia di San Andreas quasi ogni 22 anni. Ognuno di questi terremoti seguiva una scossa più piccola a nord. E ore prima di una forte scossa vicino a Parkfield nel 1966, un movimento precursore aveva rotto una conduttura di irrigazione che attraversava la faglia.

“Nel 1966, la previsione dei terremoti sembrava essere alla nostra portata”, afferma Stein. Prima del prossimo terremoto previsto, i geologi hanno cablato l’area con centinaia di sismometri, sperando di trovare qualche segnale che potesse essere usato per prevedere le scosse future. Ma quando arrivò il terremoto successivo, i ricercatori non videro alcun segno di avvertimento.

Anche altri precursori sono scomparsi. Nel corso degli anni, gli scienziati hanno analizzato l’aumento delle quantità di radon nell’acqua locale, i segnali elettromagnetici provenienti dalla crosta terrestre e persino strani comportamenti degli animali. Ma nessuno di questi potenziali precursori ha retto ai test statistici. “Nonostante tutti i tipi di prove sorprendenti e promettenti, non abbiamo fatto il minimo progresso verso l’effettiva previsione dei terremoti”, dice Stein.

McCloskey non crede che ciò avverrà mai. E Hough, che nel 2009 ha scritto un libro intitolato Prevedere l’imprevedibile [tr. it. Springer Verlag, Milano 2012, NdT], sostiene che la maggior parte dei geologi occidentali non ci lavora nemmeno, almeno non più. “Sappiamo quanto sia improbabile che all’improvviso si manifesti qualcosa che possiamo vedere prima di ogni grande terremoto”, afferma Stein.

Anche se i geologi non sono in grado di prevedere con precisione i terremoti, molti ricercatori sostengono che è possibile prevenire gran parte delle morti e delle distruzioni causate da questi disastri naturali.

Dopo il terremoto di Izmit del 1999, Aykut Barka, geologo all’Università tecnica di Istanbul, aveva avvertito che l’aumento delle sollecitazioni avrebbe potuto innescare una rottura simile vicino a Düzce, una città a circa 100 chilometri a est. Il suo lavoro ha convinto le autorità a chiudere gli edifici scolastici che erano stati danneggiati dalla scossa di Izmit. Quando un terremoto di magnitudo 7.1 colpì la città due mesi dopo, gli edifici crollarono.

Allerta precoce
La previsione dei terremoti potrebbe essere utile anche in altre regioni. La California, per esempio, che ospita l’imponente faglia di San Andreas, ha implementato gli inizi di un sistema di allerta precoce che si basa su reti di sismometri per rilevare l’inizio di un terremoto. Questo può fornire ai californiani un preavviso di pochi secondi o minuti per “abbassarsi, coprirsi e resistere”, attivando automaticamente misure di salvataggio come il rallentamento dei treni.

Nel 2002, la Turchia ha implementato a Istanbul un sistema di allerta precoce che, in caso di terremoto, rallenta i treni, apre le porte degli ascensori e arresta i processi critici nelle fabbriche. Il paese ha anche implementato codici di costruzione, ma molti scienziati temono che non vengano applicati con sufficiente rigore. Mustafa Erdik, ingegnere civile in pensione dell’Università Boğaziçi di Istanbul e presidente della Fondazione turca per i terremoti, concorda su questo punto, sostenendo che la colpa è dell’ignoranza, dell’incompetenza e della collusione implicita tra architetti, ispettori e costruttori.

Questo rende le conseguenze di febbraio particolarmente dolorose per quei ricercatori che hanno lanciato l’allarme per anni. “Se metti una linea rossa su una mappa, capisci che significa che molte persone saranno uccise e le loro case distrutte”, dice McCloskey.

“Per me il terremoto in Turchia è una tragedia totale”, afferma. Tuttavia McCloskey spera che impareremo da questo evento. Se lo faremo, la prossima linea rossa che disegnerà su una mappa non corrisponderà necessariamente a una perdita catastrofica di vite umane.