Home GeoForum Forums Geologia & Professione Vulcani & Terremoti Interessante: ancora su Ml e Mw

Nel convegno di Chieti ieri ad un certo punto ho lanciato il dubbio delle differenze di magnitudo Ml (5.8) e Mw (6.3) che rimane uno degli aspetti più 'misteriosi' del sisma aquilano. Non ho avuto una risposta diretta dal relatore.

Ne abbiamo parlato in precedenza, l'ipotesi della saturazione non appare verosimile perchè si dovrebbe manifestare verso una soglia di Mw = 6.5
Rimane l'aspetto delle basse frequenze, lette dall'algoritmo Mw ma meno da quello Ml. Nessuno però, men che meno dall'INGV, ha presentato una relazione circostanziata e quantitativa nella quale si giustificasse l'apparente incongruenza.

Alla fine del convegno Antonella Peresan, ricercatrice dell'università di Trieste, che ha presentato un lavoro sul modello CN di previsione dei sismi, mi ha indicato un suo lavoro del 2000 dove lei e altri sismologi evidenziano uan sistematica sottostima delle Ml nel catalogo INGV:

Peresan, Panza, Costa, 2000

Dall'abstract si legge che, per la regione centrale italiana, la differenza tra le magnitudo indicate dal catalogo NEIC dell'USGS e quello dell'INGV è di 0.5

E questa è esattamente la differenza tra 5.8 e 6.3 nel sisma dell'Aquila


Il catalogo LDG francese è stato utilizzato come verifica.

Conclusione: il catalogo INGV non è utilizzabile per gli algoritmi di previsione dei sismi.

Domanda: l'articolo è del 2000, come mai 9 anni dopo l'INGV sembra non avere eliminato questo apparente errore sistematico?

Purtroppo l'Istituto tace su questo, e mi ci sono voluti 2 mesi dal sisma per avere avuto quello che appare un chiarimento, sorprendente ma sempre un dato di fatto. Dalla dottoressa Peresan, che non è dell'INGV !!!

Qualora i tecnici dell'INGV leggessero questo thread, sono invitati senz'altro ad intervenire, se hanno argomentazioni contrarie o qualunque precisazione.

Ho letto velocemente l'articolo, un paio di punti sarebbero da sottolineare:

1) il deltaMl (differenza tra catalogo INGV e catalogo USGS) è centrato attorno a 0.5, ma arriva a valori di 1.2

2) Si cita un autore (Bath 1973) secondo il quale un errore di 0.3 nella magnitudo calcolata è normale. Il catalogo INGV tuttavia, anche sui dati mediati, rispetto ai cataloghi NEIC e LDG presenta differenza >= a 0.3. Questo, aggiungerei io, è indicativo di un errore sistematico.

Ma qui non spiega la cosa?

E' vero gibbo, nel nostro caso può essere una risposta soddisfacente anche se di tipo qualitativo, poichè mi aspetteri un articolo con un'analisi quantitativa che dimostri anche ai tecnici che quella differenza di 0.5 è pienamente giustificata dalla teoria.
LA cosa un pò strana è che dall'articolo di Peresan at al., questa sottostima eccessiva del catalogo INGV rispetto ai cataloghi americano e francese viene osservata anche per magnitudo minori (terremoti non forti) nei quali la citata saturazione non dovrebbe esistere.
E' evidente pertanto che potrebbe esistere un errore sistematico ad esempio nei coefficienti di calibrazione della formula per la M(l), ci tengo a precisare che sto speculando senza avere alcuna prova e in un campo nel quale non sono esperto.

Un altro aspetto confondente è la presenza di Md (magnitudo durata) nei cataloghi e come questo dato, generalmente utilizzato per terremoti non forti M<4 si correli a M(l) e Mw.

Se abbiamo dei dubbi specifici posso chiedere se Peresan desidera intervenire. Il suo intervento sull'algoritmo di previsione CN era molto interessante ma molto specialistico e poco comprensibile ai non addetti ai lavori.
Una conclusione era che le previsioni non possono essere immediate perchè richiedono molto tempo di elaborazione e un'altra conclusione legata alla possibilità di forti aftershocks fino all'anno prossimo.

La Ml, che poi sarebbe la Richter, viene calcolata a partire dall'ampezza massima sulle onde S della sola componente verticale sulla stazione più vicina. Vengono quindi ignorate le altre due componenti e le onde di superficie.
La Mw viene calcolata su tutte le 3 componenti (non so se di una sola stazione o di più stazioni) e su tutto il segnale registrato comprese le onde di superficie e i segnali al disotto dell'Hertz che nella Richter vengono ignorati.
A me sembra di capire che le due misure sono totalmente differenti e probabilmente non correlabili. La storia sulla saturazione sulla Ml probabilmente significa che il legame tra l'intensità del terremoto e la Ml è non lineare (non so come abbiano fatto ad accorgersene perchè serve un metro di paragone) e magari asintotico verso qualche valore.

La Ml è però pressochè immediata da calcolare mentre a quanto pare la Mw richiede un pò di tempo. Non so quanto.
In sostanza la Ml servirebbe all'INGV per le comunicazioni con la Protezione Civile, che devono essere rapide, mentre per la ricerca si usa la Mw.

Ricordo ancora che i segnali sismici sono condivisi a livello mondiale, ciò significa che gli altri organismi sismici utilizzano anche i segnali dell'INGV per i loro calcoli e che l'INGV utilizza i segnali delle stazioni estere.

Ho posto il quesito alla sezione di Milano dell'INGV che è l'unica, purtroppo, che fornisce un servizio al pubblico in maniera volontaria.

Provo a dire cosa ho capito io.

La Ml viene calcolata sull'ampiezza massima del segnale registrato su un sismografo di tipo definito. Vuol dire che una volta misurata l'ampiezza dell'onda massima, tutto il resto del segnale non viene preso in considerazione. In pratica ipotizza che ci sia una rottura istantanea su tutta la superficie della faglia, rottura che genera un picco nell'onda e poi un decadimento secondo una legge in qualche modo costante per tutti gli eventi. Questa misura si perde, in pratica, la lunghezza nel tempo dell'evento ed eventuali altri picchi di grandezza inferiore a quello piu' grande.

La Mw fa una sorta di "integrale" di tutte le onde (lo so anche io che non e' un integrale, ho usato le virgolette), tenendo in considerazione non solo il picco massimo, ma anche i picchi piu' bassi e tutto il segnale, per tutto il tempo in cui arriva, quindi ipotizza che la rottura non sia istantanea, ma che impieghi del tempo a propagarsi, percio' misura tutto fino alla fine del segnale.

Valutando poi che ambedue le magnitudo sono calcolate rispetto ad un sisma di riferimento arbitrariamente scelto, le due grandezze non sono trasformabili l'una nell'altra cn una funzione di trasferimento e a confrontarle in un qualche modo mi sembra di voler confrontare mele con pere.

Gibbo credo anche io che sia più o meno così. Aggiungo che forse non viene presa in considerazione l'ampiezza massima di tutto il segnale ma solo quella delle onde S. Anche le ipotesi di rottura istantanea e di rottura non istantanea mi sembrano congruenti.

Il sismografo di riferimento era il Wood-Anderson che però rivela solamente movimenti orizzontali e non verticali. La wikipedia conferma che la Richter si calcola sulla componente orizzontale ma non specifica quale (le componenti sono 2 ortogonali fra loro), a questo punto credo sia la combinazione delle due anche se mi chiedo come ciò venisse realizzato negli anni 30, quando la tecnica fu inventata.
Io però ricordo che il calcolo veniva effettuato sulla componente verticale.

Leggendo sulla wikipedia inglese
http://en.wikipedia.org/wiki/Moment_magnitude_scale

si evince che al momento della definizione della scala si è cercato di mantenerla simile e consistente con la precedente Richter. Ecco il motivo per cui sembrano simili.

Fra le altre cose c'è anche scritto che tale scala se funziona meglio per terremoti medio-grandi tende a ravvicinare i piccoli terremoti non distinguendoli bene fra loro. Se quindi si volessero analizzare i piccoli terremoti allora la Ml è meglio della Mw. Il contrario se interessano i terremoti medio-grandi.
Almeno questo è quello che ho trovato scritto.

se intanto che rispondono quelli dell'INGV qualcuno volesse prodursi in spiegazioni convincenti del perchè l'INGV dichiari anche misure alternative a quella ufficiale ossia
dichiari Ml=6.2 ed Mw=6.3
la seconda coicinde perfettamente la prima no..



Dichiara che quella misurazione è calcolata col QRCMT con dati Mednet ,in tutti gli altri terremoti della tabella http://earthquake.rm.ingv.it/qrcmt.php i valori coincidono con quelli ufficiali tranne in alcuni..di cui differisce di 0.2
quindi si presume non siano errori....

e se non sono errori..

verrebbe da chiedersi in base a che quando si discostano si prende un valore invece di un altro..



ciao

Madi, queste domande le puoi porre direttamente nel sito http://www.mi.ingv.it/msg/scrivi.html

Mi hanno confermato che io ero in errore. La Ml è calcolata sulla media delle due componenti orizzontali e si prende la massima ampiezza. Il calcolo viene ripetuto anche per le altre stazioni fino ad un raggio massimo di 600km. Poi si fa la media.

Per quanto riguarda la Mw questa viene calcolata su più stazioni anche molto lontane. Se ho capito bene, prendendo ad esempio il sisma in Abruzzo probabilmente saranno state utilizzate anche stazioni europee. Già quindi si ha una perdita di tempo perchè bisogna aspettare che tali segnali (quelli non gestiti direttamente dall'INGV) siano disponibili. Inoltre, poichè vengono utilizzate anche onde di superficie può passare parecchio tempo prima che arrivino al sismografo. Per distanze di 2200 km circa possono passare anche 15-20 minuti. Ecco il perchè non viene utilizzata per un allarme di protezione civile.