Un nuovo modello per prevedere i terremoti

Il nuovo modello numerico individua la fonte del pre-cursore ai segnali sismici. Questa ricerca potrebbe un giorno consentire una previsione accurata dei terremoti.

Le simulazioni numeriche hanno individuato la fonte dei segnali acustici emessi da guasti sollecitati nelle macchine da laboratorio per i terremoti. Il lavoro scompone ulteriormente la fisica che guida i guasti geologici, conoscenza che un giorno potrebbe consentire una previsione accurata dei terremoti.

Il dottor Ke Gao, (1) geofisico computazionale del gruppo Geophysics presso il Los Alamos National Laboratory, spiega: “precedenti studi di apprendimento automatico hanno scoperto che i segnali acustici rilevati da un terremoto possono essere utilizzati per prevedere quando si verificherà il prossimo terremoto. Questo nuovo lavoro di modellazione ci mostra che il crollo delle catene di stress all'interno del tallone del terremoto emette quel segnale in laboratorio, indicando meccanismi che potrebbero anche essere importanti sulla Terra.” Ke Gao è l'autore principale dell'articolo pubblicato su Physical Review Letters. (2)

Le catene di stress sono ponti composti da granuli che trasmettono le sollecitazioni da un lato all'altro di un blocco guasti.

Il dottor Gao lavora in un team di Los Alamos che ha identificato il segnale acustico predittivo nei dati provenienti sia dai terremoti di laboratorio sia dalle regioni situate in Nord America, Sud America e Nuova Zelanda. Il segnale indica accuratamente lo stato di stress nell'errore, indipendentemente dalla lettura del segnale.

Per studiare la causa dei segnali acustici, il team ha condotto una serie di simulazioni numeriche sui supercomputer utilizzando il codice HOSS (Hybrid Optimization Software Suite) sviluppato da Los Alamos. Questo nuovo strumento numerico è una metodologia ibrida, il metodo combinato a elementi finiti discreti. Unisce le tecniche sviluppate mediante tecniche a elementi discreti, per descrivere le interazioni grain-to-grain e con tecniche ad elementi finiti, per descrivere le sollecitazioni in funzione della deformazione all'interno dei grani e della propagazione delle onde lontano dal sistema granulare. Le simulazioni imitano accuratamente le dinamiche dell'evoluzione dei guasti sismici, come il modo in cui i materiali all'interno della sgorbia si frantumano e si scontrano tra loro e come le catene di sollecitazione si formano e si evolvono nel tempo attraverso interazioni tra materiali sgorbianti adiacenti.

Los Alamos ha finanziato un programma pluriennale di svariati milioni di dollari composto da esperimenti di modellistica numerica e sforzi di apprendimento automatico per: sviluppare e testare un approccio altamente innovativo; per sondare il ciclo del terremoto; per rilevare e localizzare lo stress guasti che si stanno avvicinando al fallimento.

Il laboratorio nazionale Los Alamos, (3) un istituto di ricerca multidisciplinare impegnato in scienze strategiche per conto della sicurezza nazionale, è gestito da Triad, un'organizzazione di scienze della sicurezza nazionale orientata al servizio pubblico di proprietà paritaria dei suoi tre membri fondatori: Battelle Memorial Institute (Battelle), Texas A&M University System (TAMUS) e i reggenti dell'Università della California (UC) per il Dipartimento dell'Energia nazionale per la sicurezza nucleare.

Los Alamos migliora la sicurezza nazionale garantendo la sicurezza e l'affidabilità delle scorte nucleari statunitensi, sviluppando tecnologie per ridurre le minacce provenienti dalle armi di distruzione di massa e risolvendo problemi legati all'energia, all'ambiente, alle infrastrutture, alla salute e ai problemi di sicurezza globale.

Riferimenti:

(1) Ke Gao

(2) From Stress Chains to Acoustic Emission

(3) Los Alamos National Lab: National Security Science

Descrizione foto: queste simulazioni prima e dopo mostrano il collasso di una catena di stress dopo un terremoto di laboratorio. - Credit: Los Alamos National Laboratory.

Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Numerical model pinpoints source of pre-cursor to seismic signals