| SISMOLOGIA

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Il corso ha l’obiettivo di fornire le conoscenze necessarie per comprendere i processi fisici alla base della generazione dei terremoti e le relazioni tra tettonica e sismicità di un’area. Particolare attenzione è rivolta allo studio della sorgente sismica e della propagazione delle onde sismiche in mezzi eterogenei. Il corso inoltre tratta le ricadute applicative di tali conoscenze nella tutela e nella corretta gestione dello sfruttamento delle georisorse. Sono altresì illustrati alcuni dei più recenti progressi nel campo della sismologia e nel monitoraggio sismico.

Le principali abilità da sviluppare, declinate secondo quanto previsto dai descrittori di Dublino, saranno:

• Conoscenza e capacità di comprensione: lo studente deve dimostrare di aver sviluppato la capacità di comprendere le leggi fisiche che regolano i processi di generazione dei terremoti e la propagazione delle onde sismiche all’interno della Terra. Ci si attende al termine del corso anche una conoscenza approfondita del rischio sismico e delle misure di mitigazione del rischio da sismicità naturale e indotta.
• Capacità di applicare conoscenza e comprensione: lo studente deve sviluppare durante le ore di esercitazione la capacità di applicare le conoscenze teoriche acquisite attraverso l’analisi delle forme d’onda nel dominio del tempo e nel dominio della frequenza, il picking delle fasi sismiche P e S e l’utilizzo dei risultati del processing per la localizzazione dei terremoti, la stima della magnitudo e dei parametri di sorgente. Ci si attende anche un miglioramento delle abilità informatiche.
• Autonomia di giudizio: durante le lezioni teoriche e le esercitazioni lo studente deve essere in grado di sapere scegliere le metodologie più appropriate di analisi dei dati sismici per lo studio delle proprietà del sottosuolo, la localizzazione dei terremoti e la stima di specifici parametri di sorgente. Deve inoltre sviluppare la capacità di costruire ed elaborare basi di dati e realizzare un catalogo sismico.
• Abilità comunicative: lo studente deve essere in grado di comunicare le conoscenze e competenze acquisite utilizzando correttamente il linguaggio scientifico. Deve inoltre dimostrare la capacità di leggere, esporre e discutere i risultati di articoli scientifici.
• Capacità di apprendimento: lo studente deve sviluppare progressivamente la capacità di rendersi autonomo approfondendo e aggiornando le conoscenze acquisite partendo dalla lettura dei libri di testo indicati dal docente fino alla ricerca e lettura di articoli scientifici sui temi di interesse.
  

Strumenti e conoscenze di Matematica, Fisica e Geologia acquisiti nel corso di Laurea di I livello.

Il corso si suddivide nei seguenti principali argomenti:

1. Elementi di sismologia e di sismotettonica
2. La propagazione delle onde sismiche in mezzi eterogenei
3. Reti sismiche, cataloghi sismici, metodi per lo studio dell’interno della Terra
4. Registrazione e analisi dei segnali sismici
5. La sorgente sismica in approssimazione di sorgente puntiforme
6. La sorgente estesa
7. Le nuove frontiere della sismologia in un contesto multidisciplinare
8. Il rischio sismico da sismicità naturale e indotta

Elementi di sismologia e di sismotettonica (4 ore di lezione) 

Cenni storici e definizione. Scale di osservazione. Elementi di algebra tensoriale. Sforzo, deformazione, legge di Hooke, equazione del moto, equazione d’onda.

La propagazione delle onde sismiche in mezzi eterogenei (4 ore di lezione)

Definizione di discontinuità sismica, onde riflesse, onde di volume e onde di superficie, onde convertite, headwaves, attenuazione geometrica e anelastica, dromocrone, teoria del raggio.

Reti sismiche, cataloghi sismici, metodi per lo studio dell’interno della Terra (4 ore di lezione + 4 ore di esercitazione)

Definizione e classificazione delle reti sismiche. Cataloghi sismici. Utilizzo delle onde sismiche per lo studio dell’interno della Terra. La tomografia sismica.

Registrazione e analisi dei segnali sismici (4 ore di lezione + 9 ore di esercitazione)

Strumentazione sismica e digitalizzazione dei segnali sismici. Analisi dei segnali digitali: analisi di Fourier, aliasing, windowing, convoluzione, filtri.

La sorgente sismica in approssimazione di sorgente puntiforme (5 ore di lezione + 6 ore di esercitazione)

Localizzazione dei terremoti, meccanismi focali, magnitudo, momento sismico, leggi di scala dei terremoti.

La sorgente estesa (3 ore di lezione)

Cinematica e dinamica dei terremoti: modello di Haskell, modello di Sato e Hirasawa, modello di Madariaga, modello di Brune, diagramma di radiazione e direttività della rottura, stress drop statico, dinamico e apparente, complessità della frattura sismica, modello barriera e asperità.

Le nuove frontiere della sismologia in un contesto multidisciplinare (4 ore di lezione + 2 ore di esercitazione)

Integrazione dei dati sismici con informazioni geologiche, geofisiche, geodetiche e geochimiche per comprendere meglio i grandi terremoti, le sequenze sismiche e la struttura delle faglie. Cenni sui segnali sismoelettrici. Analisi dei dati sismici attraverso tecniche di intelligenza artificiale e apprendimento automatico.

Il rischio sismico da sismicità naturale e indotta (4 ore di lezione + 3 ore di esercitazione)

La sismicità indotta da attività antropiche. Cenni di rischio sismico da sismicità naturale e indotta.

Il corso prevede lezioni frontali ed esercitazioni, oltre alla lettura di articoli scientifici di letteratura forniti dal docente.

Esame orale finalizzato ad accertare il livello di conoscenza e capacità di comprensione raggiunto dallo studente nei contenuti teorici, metodologici e pratici indicati nel programma del corso.

L’esame orale è svolto partendo dalla presentazione e commento di un articolo scientifico pubblicato su una rivista internazionale, seguito da una discussione aperta e da domande inerenti gli argomenti del corso.

• Zollo, A., Emolo, A. (2011). Terremoti e onde. Metodi e pratica della sismologia moderna. Liguori Editore.
• Shearer, P. M. (2011). Introduction to Seismology, 2nd edition. Cambridge.
• Aki, K., Richards, P.G. (2009). Quantitative Seismology, 2nd edition. University Science Books.
• Stein, S., Wysession, M. (2003). An Introduction to Seismology, Earthquakes, and Earth Structure. Blackwell Publishing.
• Lay, T., Wallace, T.C. (1995). Modern Global Seismology. Academic Press.
• Appunti, articoli scientifici ed altro materiale fornito dal docente.

Il docente sarà disponibile dal Lunedì al Venerdì, previo appuntamento nella struttura scientifica di provenienza del docente. Gli studenti potranno interagire con il docente anche via email.

7 febbraio 2024; 6 marzo 2024; 5 giugno 2024; 3 luglio 2024; 4 settembre 2024; 2 ottobre 2024; 4 dicembre 2024.

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