Fodarella, Antonio

Il giorno 9 novembre 2022, alle 06:07:24 UTC (07:07:24 ora locale) un terremoto di magnitudo momento (MW) pari a 5.5 ha interessato la Costa Marchigiana Pesarese (Pesaro Urbino). A causa della magnitudo del mainshock e del livello di danneggiamento riscontrato, l’INGV ha attivato il gruppo operativo EMERSITO (http://emersitoweb.rm.ingv.it/index.php/it/), il cui obiettivo è di svolgere e coordinare le campagne di monitoraggio per studi di effetti di sito e di microzonazione sismica. Il gruppo operativo ha provveduto all’installazione di una rete sismica temporanea nel territorio del comune di Ancona; molte delle stazioni sismiche sono state installate in corrispondenza di edifici pubblici (scuole, Tribunale, Marina Militare, strutture religiose), grazie alla collaborazione con la sede INGV di Ancona, con la Protezione Civile Regione Marche, la Marina militare e la Capitaneria di Porto. Nel presente Report vengono brevemente riassunte le attività già svolte (si vedano i Report precedenti), discusse le analisi dei dati raccolti e mostrati alcuni risultati preliminari riguardanti la rete sismica temporanea. Sono state effettuate le seguente analisi preliminari: qualità delle registrazioni; rapporti spettrali su rumore sismico ambientale e su una selezione di terremoti registrati; analisi della dipendenza dei risultati dei rapporti spettrali dalla direzione del moto sismico (polarizzazione del segnale); calcolo dei meccanismi focali su alcuni eventi selezionati. Infine è stato prodotto un modello geologico semplificato, inclusivo delle informazioni derivanti dalle indagini geologiche e geofisiche preesistenti, che fornisce una chiave interpretativa dei risultati ottenuti.

The ability to image the underground structures of volcanoes is limited by the precision, resolution and pene tration depth of each single geophysical method. In order to improve the knowledge of specific volcanic edifices and to better understand the general behavior of structures, the use of a combination of methods is strongly recommended to exploit and maximize their complementary capabilities of resolution and penetration depths. In this work a large dataset of seismic and electromagnetic measurements has been used to provide a more detailed and improved geophysical image of the shallower portion of the northern sector of Ischia Island(Campania region, Italy), severely hit by the August 21, 2017 earthquake (Mw 3.9). We analysed data by using different methodologies: Horizontal-to-Vertical Spectral Ratio (HVSR), seismic array technique (f k),polarization analysis and Time Domain ElectroMagnetic (TDEM) survey. These methods are sensitive in a different way to tectonic features, lithologies, layer geometry and fluid distribution. Thus, their combination is useful for studying sites with complex crustal structures such as Ischia island, which is characterized by a well-developed geothermal system linked to the presence of a shallow magmatic body. Results of our study provides detailed information of the physical properties of the subsoil through: 1) the spatial distribution of the amplification parameters of ground motion, showing frequency peaks below 1 Hz and/or between 1 Hz and 5 Hz; 2) the definition of the velocity models up to 600 m depth, with shear wave velocities ranging from 150 m/s for the shallower layers to 2500 m/s for the half space; 3) the recognition of the correlation between the principal fault structures and polarization directions of the noise wavefield, mostly oriented along EW and NE-SW directions; 4) the resistivity models of the first 80 m depth with high resistivity values of the shallow layers in the range 50–100 Ω.m and low resistivity values of the bottom layers in the range 1–10 Ω.m.

Following the Mw 6.0 Amatrice earthquake on 24 August 2016 in central Italy, the Emersito task force of the Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia installed a temporary seismic network focusing on the investigation of amplification effects at municipalities located on topographic reliefs. Fourteen stations were installed at three sites: Amandola, Civitella del Tronto, and Montereale. During the operational period, stations recorded about 150 earthquakes with Mw up to 4.7. Recorded signals were analyzed calculating the horizon- tal-to-vertical spectral ratios at single station, using both ambient noise and earthquake waveforms, as well as standard spectral ratios (SSRs) to a reference site. To robustly estimate site amplification at each station of the site amplification effect at each station, the influence of backazimuth and epicentral distance is investigated. With the aim of reproducing the observed amplification pattern, 2D numerical simulations were performed on a section orthogonal to the topography major axis, constrained through in situ geological investiga- tions and geophysical surveys. Although at Montereale site no clear amplification effects were observed, at Amandola site, all stations on the relief consistently detected significant peaks at about 4 Hz and along N120–150 azimuth. At Civitella del Tronto, a proper reference station is missing, implying a misleading of site response evaluation in terms of SSRs. Moreover, even if all stations show amplification in the frequency band 1–3 Hz, the direction of the maximum amplification varies from northeast to northwest. At the three sites, obser- vations were successfully reproduced by 2D numerical models, the latter suggesting that topography alone cannot reproduce data, and the interplay with subsoil velocity structure is needed to produce a clear amplification effect. We conclude that according to the previous articles, rather than the sole topography convex shape, the geophysical structure has often a predominant role in controlling the observed amplification pattern on topography.

Il giorno 9 Novembre 2022, alle 06:07:24 UTC (07:07:24 ora locale) un terremoto di magnitudo momento (MW) pari a 5.5 ha interessato la Costa Marchigiana Pesarese (Pesaro Urbino). A causa della magnitudo del mainshock e del livello di danneggiamento riscontrato, l’INGV ha attivato il gruppo operativo EMERSITO (http://emersitoweb.rm.ingv.it/index.php/it/), il cui obiettivo è di svolgere e coordinare le campagne di monitoraggio per studi di effetti di sito e di microzonazione sismica. Nel presente Report sono descritte le attività portate avanti nei giorni successivi al Report n.1 (Gruppo Operativo EMERSITO (2022) - Rapporto n.1 preliminare sulle attività svolte dal gruppo operativo Emersito a seguito dell’evento sismico Costa Marchigiana Pesarese Mw 5.5 del 9/11/2022. Pubblicato il 9/11/2022, URL: http://hdl.handle.net/2122/15783): reperimento di informazioni geologiche e geofisiche, di studi su effetti di sito già osservati nella zona colpita e della microzonazione sismica disponibile. In base ai dati recuperati, è stata pianificata l’installazione di una rete sismica temporanea di circa 10 stazioni nell’area urbana di Ancona, capoluogo di provincia e importante zona portuale, caratterizzata da livelli alti di PGA e che ha subito danni diffusi e evacuazioni, caratterizzata da elevate eterogeneità litologiche e morfologiche. Sono stati inoltre analizzati i dati registrati durante l’attuale sequenza sismica ed acquisiti dalle stazioni sismiche permanenti (IV e IT) e temporanee (GO SISMIKO) presenti nell’area, per verificare la presenza di effetti di sito nelle registrazioni.

Il giorno 9 Novembre 2022, alle 06:07:24 UTC (07:07:24 ora locale) un terremoto di magnitudo momento (MW) pari a 5.5 ha interessato la Costa Marchigiana Pesarese (Pesaro Urbino). A causa della magnitudo del mainshock e del livello di danneggiamento riscontrato, l’INGV ha attivato il gruppo operativo EMERSITO (http://emersitoweb.rm.ingv.it/index.php/it/), il cui obiettivo è di svolgere e coordinare le campagne di monitoraggio per studi di effetti di sito e di microzonazione sismica. Durante le prime fasi di un’emergenza sismica, l’attività principale del gruppo operativo EMERSITO consiste, attraverso la costituzione di gruppi di lavoro, nel reperimento delle informazioni geologiche e geofisiche, nell’analisi dei dati sismici esistenti, nella pianificazione di misure sismologiche e geofisiche ed in attività propedeutiche alla microzonazione sismica. Nel caso specifico della sequenza sismica della Costa Marchigiana Pesarese: - sono state reperite informazioni di letteratura sugli effetti di sito già osservati nella zona colpita, sulla cartografia geologica e sulla microzonazione sismica disponibile; - sono state reperite le informazioni di caratterizzazione dei siti delle stazioni sismiche permanenti presenti nell’area (http://itaca.mi.ingv.it/ItacaNet_31 e http://crisp.ingv.it) e sono stati rianalizzati alcuni dati disponibili (http://eida.ingv.it/). - è stata pianificata l’installazione di una rete sismica temporanea nella zona colpita dal terremoto, nei comuni di Ancona e Senigallia. La scelta delle aree è stata guidata principalmente dalla prossimità con l’area epicentrale, dalla disponibilità di studi di microzonazione sismica e di carte geologiche a differenti scale di rappresentazione, dalla distribuzione dei parametri di scuotimento del suolo e della sismicità in tempo reale.

The Val d’Agri basin is one of the areas of highest seismic hazard in Italy. Moreover, widespread residential buildings with high seismic vulnerability, a water reservoir, and infrastructures related to hydrocarbon exploitation contribute to increasing the local seismic risk. The basin is several kilometers wide, about 400 m deep, and filled by continental, Quaternary sediments. In this paper we analyse earthquake weak ground motions and ambient noise measurements to investigate local site effects. Data were recorded by eight seismic stations deployed along a 7 km long transect that runs SW-NE across the central part of the basin. The stations operated for three years. Four stations were installed within the basin, two near its edges, and two outside on limestone outcrops. Good quality recordings from about eighty local and regional earthquakes (with average distance from the basin 400 km and 40 km respectively, and ML in the 1.2 - 6.5 range) evidence significant ground motion amplification both in the peak values and durations for the basin stations relative to the hard-rock one. Site effects have been investigated by computing: (1) standard spectral ratios with respect to the hard-rock station (H/Hrif), (2) single-station H/V spectral ratios, (3) simplified 1-D and 2-D numerical modelling based on subsurface information. Earthquake recordings for sites within the basin show: (i) significant ground motion amplifications in a wide frequency range (0.5-7 Hz), (ii) a dominant low-frequency peak around 0.7 - 1 Hz with amplification factors between 3 and 7, (iii) secondary peaks around 1.5 Hz and 3 Hz. Single-station techniques confirm a clear peak or bump around 0.6 - 1 Hz that we therefore relate to the fundamental resonance frequency of the sites. Frequency-time and particle motion analyses performed on earthquake data indicate that the observed ground motion amplifications cannot be fully explained by simple 1-D propagation effects, so we carried out several 2-D numerical simulations in order to better investigate the basin seismic response. The results evidence a role played by basin edge effects on the observed ground motion amplifications. Besides, the response of the basin is controlled by lateral heterogeneities between coarse cemented deposits filling the eastern depocenter and low-velocity softer deposits widespread in the central-western sector.

After the 2009 L’AquilaMw 6.1 earthquake, particular attention was paid to the large difference of Mercalli–Cancani–Sieberg (MCS)macroseismic intensity between the nearby villages of Onna (9.5 MCS) and Monticchio (6 MCS). Several authors estimated that in Onna, settled in the Aterno river valley, ground motions were amplified at 2–3 Hz by up to a factor of 5 with respect toMonticchio, settled onmore competent rocks. Although there was a general agreement that the spectral peak was caused by the resonance of the uppermost 40mlayer, a satisfactory fit of the amplitudes was not provided. Here, we apply spectral ratio techniques to 1437 aftershock seismograms (magnitude between 1.8 and 3.9) to compare ground motions within Onna and between Onna and Monticchio. Spectral amplitudes at stations located outside and inside the “red zone” of Onna show that the seismic response was uniform, confirming that vulnerability was crucial for the heavier damage of the ancient part of the village.We have also estimated the empirical transfer function of Onna through the spectral ratios between Onna and Monticchio. Although in a 1D simplification, a model with a further velocity contrast of ∼2 at 200 m of depth produces a more accurate fit of observations. Using the new velocity profile, we modeled the mainshock ground motion at Onna in an equivalent-linear approach. Accelerations are amplified by a factor of 2 and spectral ordinates increase from0:7g at 0.2 s to 1g at 0.5 s, a shaking level that can be destructive for nonductile ancient buildings. This study shows that accurate estimates of empirical transfer functions, even in a simplified 1D approach, provide useful constraints to the deeper velocity structure where measurements are shallow or lacking.