ALBERT

Description: We presented self-consistent disk models of T Tauri stars that include a parameterized treatment of dust settling and grain growth, building on techniques developed in a series of papers by D'Alessio et al. The models incorporate depleted distributions of dust in upper disk layers along with larger sized particles near the disk midplane, which are expected theoretically and, as we suggested earlier, are necessary to account for millimeter-wave emission, SEDs, scattered light images, and silicate emission features simultaneously. By comparing the models with recent mid- and near-IR observations, we find that the dust-to-gas mass ratio of small grains at the upper layers should be less than 10% of the standard value. The grains that have disappeared from the upper layers increase the dust-to-gas mass ratio of the disk interior; if those grains grow to maximum sizes of the order of millimeters during the settling process, then both the millimeter-wave fluxes and spectral slopes can be consistently explained. Depletion and growth of grains can also enhance the ionization of upper layers, increasing the possibility of the magnetorotational instability for driving disk accretion.

Description: Observations of T Tauri stars and young brown dwarfs suggest that the accretion rates of their disks scales roughly with the square of the central stellar mass. No dependence of accretion rate on stellar mass is predicted by the simplest version of the Gammie layered disk model, in which nonthermal ionization of upper disk layers allows accretion to occur via the magnetorotational instability. We show that a minor modification of Gaminie's model to include heating by irradiation from the central star yields a modest dependence of accretion on the mass of the central star. A purely viscous disk model could provide a strong dependence of accretion rate on stellar mass if the initial disk radius (before much viscous evolution has occurred) has a strong dependence on stellar mass. However, it is far from clear that at least the most massive pre-main-sequence disks can be totally magnetically activated by X-rays or cosmic rays. We suggest that a combination of effects are responsible for the observed dependence, with the lowest mass stars having the lowest mass disks, which can be thoroughly magnetically active, while the higher mass stars have higher mass disks that have layered accret,ion and relatively inactive or "dead" central zones at some radii. In such dead zones, we suggest that gravitational instabilities may play a role in allowing accretion to proceed. In this connection, we emphasize the uncertainty in disk masses derived from dust emission and argue that T Tauri disk masses have been systematically underestimated by conventional analyses. Furtlier study of accretion rates, especially in the lowest mass stars, would help to clarify the mechanisms of accretion in T Tauri stars.

Description: We presented Spitzer Infrared Spectrograph (IRS) observations of two objects of the Taurus population that show unambiguous signs of clea,ring in their inner disks. In one of the objects, DM Tau, the outer disk is truncated at 3 AU; this object is akin to another recently reported in Taurus, CoKu Tau/4, in that the inner disk region is free of small dust. Unlike CoKu Tau/4, however, this star is still accreting, so optically thin gas should still remain in the inner disk region. The other object, GM Aur, also accreting, has about 0.02 lunar masses of small dust in the inner disk region within about 5 AU, consistent with previous reports. However, the IRS spectrum clearly shows that the optically thick outer disk has an inner truncation at a much larger radius than previously suggested, of order 24 AU. These observations provide strong evidence for the presence of gaps in protoplanetary disks.

Description: We presented the infrared spectrum of the young binary system St 34 obtained with the Infrared Spectrograph (IRS) on the Spitzer Space Telescope. The IRS spectrum clearly shows excess dust emission, consistent with the suggestion of White & Hillenbrand that St 34 is accreting from a circumbinary disk. The disk emission of St 34 is low in comparison with the levels observed in typical T Tauri stars; silicate features at 10 and 20 microns are much weaker than typically seen in T Tauri stars; and excess emission is nearly absent at the shortest wavelengths observed. These features of the infrared spectrum suggest substantial grain growth (to eliminate silicate features) and possible settling of dust to the disk midplane (to reduce the continuum excess emission levels), along with a relatively evacuated inner disk, as expected due to gravitational perturbations by the binary system. Although the position of St 34 in the H-R diagram suggests an age of 8f Myr, assuming that it lies at the distance of the Taurus-Auriga molecular clouds, White & Hillenbrand could not detect any Li I absorption, which would indicate a Li depletion age of roughly 25 Myr or more. We suggest that St 34 is closer than the Taurus clouds by about 30-40 pc and has an age roughly consistent with Li depletion models. Such an advanced age would make St 34 the oldest known low-mass pre-main-sequence object with a dusty accretion disk. The persistence of optically thick dust emission well outside the binary orbit may indicate a failure to make giant planets that could effectively remove dust particles.

Description: We presented the results of an infrared imaging survey of Tr 37 and NGC 7160 using the IRAC and MIPS instruments on board the Spitzer Space Telescope. Our observations cover the wavelength range from 3.6 to 24 microns, allowing us to detect disk emission over a typical range of radii 0.1 to 20 AU from the central star. In Tr 37, with an age of about 4 Myr, about 48% of the low-mass stars exhibit detectable disk emission in the IRAC bands. Roughly 10% of the stars with disks may be "transition" objects, with essentially photospheric fluxes at wavelengths i 4.5 microns but with excesses at longer wavelengths, indicating an optically thin inner disk. The median optically thick disk emission in Tr 37 is lower than the corresponding median for stars in the younger Taurus region; the decrease in infrared excess is larger at 6-8 microns than at 24 microns, suggesting that grain growth and/or dust settling has proceeded faster at smaller disk radii, as expected on general theoretical grounds. Only about 4% of the low-mass stars in the 10 Myr old cluster NGC 7160 show detectable infrared disk emission. We also find evidence for 24 micron excesses around a few intermediate-mass stars, which may represent so-called "debris disk" systems. Our observations provided new constraints on disk evolution through an important age range.

Description: Per meglio comprendere e monitorare i processi sismo-tettonici in atto nell’area Euro- Mediterranea, negli ultimi decenni si è assistito allo sviluppo in quest’area di oltre un centinaio di reti di monitoraggio sismico a terra. Tuttavia il monitoraggio sismico della regione Euro- Mediterranea tramite sole stazioni a terra è di difficile attuazione; numerosi sono infatti gli eventi sismici con epicentro in mare. L’effetto dell’insufficiente copertura in molte aree prevalentemente offshore delle reti sismiche produce un immagine della sismicità Mediterranea incompleta e distorta. Uno degli obbiettivi del progetto NERIES, attività NA6, è l’estensione offshore delle reti sismiche tramite l’impiego di OBS (Ocean Bottom Seismometer). Nel 2007, all’interno del suddetto progetto, l’OBS Lab (CNT, INGV) ha deposto tre OBS in prossimità di uno dei tre siti chiave proposti da ESONET (European Sea Floor Observatory Network) nello Ionio Meridionale (D’Anna et al., 2008a, 2008b, 2008c, 2008d). Lo Ionio Meridionale e le aree limotrofe, sismicamente molto attive sono attualmente soggette ad una rapida deformazione; i diversi modelli geodinamici del Mediterraneo propongono per la crosta ionica una probabile origine oceanica (Catalano et al., 2001; Finetti e Del Ben, 2005). L’attività sismica, perlopiù superficiale, è in gran parte localizzata lungo gli archi Ellenico, Egeo e Calabro, la Sicilia orientale e la scarpata Ibleo-Maltese. La distribuzione della sismicità e l’evoluzione geodinamica dell’area ionica sono in gran parte determinati dalla convergenza della placca Africana e Euroasiatica (Finetti e Del Ben, 2005). La prima campagna OBS ha permesso di raccogliere dati sismologici per oltre 9 mesi da tre diversi OBS; la seconda conclusasi nel febbraio 2009 ha aggiunto al database sismologico della stazione OBS A3 ulteriori 10 mesi di registrazione in continuo. Durante le 2 campagne l’array di OBS ha registrato oltre 1000 eventi, di cui circa 200 telesismi, 800 eventi regionali e oltre 200 eventi non localizzati da stazioni a terra. In Fig. 1 sono riportati i segnali di velocità e di pressione registrati dalla stazione OBS A3, di un evento telesismico di magnitudo pari a 7.2 con epicentro nella regione dello Xinjiang-Xizang. In una fase preliminare si è voluto valutare l’effetto di queste stazioni sulle performance di localizzazione della Rete Sismica Nazionale applicando il metodo SNES (Seismic Network Evaluation through Simulation, D’Alessandro et al., 2009). Per il calcolo delle mappe SNES è stato stimato il valore medio del rumore sismico sulla componente verticale delle tre stazioni OBS. Le mappe dell’errore sulla stima dell’ipocentro di Fig. 2 sono state calcolate come il raggio della sfera equivalente dell’ellisoide di confidenza al 95% (Radious of Equivalent Spere, RES), per magnitudo pari a 2.5 e 3, fissando la profondità ipocentrale a 15 km. La mappa di Fig. 2 mostra come un’estesa area dello Ionio meridionale risulti meglio coperta in seguito all’installazione delle tre stazioni OBS; in particolare è evidente un notevole miglioramento del RES che in alcune aree prima non coperte scende sotto il valore di 2 km. Gli eventi ben localizzati dalle reti dell’INGV, dell’EMSC, dell’USGS e dalla rete sismica nazionale greca sono stati utilizzati per determinare gli azimuth delle componenti orizzontali degli OBS attraverso un’analisi di correlazione dei back-azimuth ottenuti tramite l’analisi di polarizzazione dei segnali 3C degli OBS e i corrispondenti back-azimuth dedotti dalle loro localizzazioni (D’Alessandro et al., 2008). Successivamente l’analisi di polarizzazione e lo studio dei tempi di arrivo delle onde P ed S ha permesso di effettuare una localizzare approssimativa di molti degli eventi non localizzati dalla rete sismica nazionale. Per un’accurata stima della distanza epicentrale è stato necessario ricavare un modello ottimale di velocità delle onde P ed S per l’area in esame. Per definire un modello 1D di velocità delle onde P per l’area ionica, sono stati invertiti i tempi di arrivo di oltre 300 fasi P degli eventi regionali registrati. Dell’intero dataset sono stati scelti solamente gli eventi con RMS inferiore a 0.3s e errore standard di localizzazione minore di 3.0 km. Sulla base delle informazioni attualmente disponibili per l’area del bacino ionico e delle aree circostanti, sono stati inoltre scartati gli eventi con ipocentro superficiale in aree intensamente deformate; per queste aree sono state selezionati solo gli evensorgente alla stazione è stato risolto in maniera analitica per i raggi rifratti e tramite la tecnica dello “shooting” per le onde dirette. Nella soluzione del problema diretto è stata considerata anche la profondità delle stazioni. Il modello di velocità delle onde S è stato ottenuto invertendo le curve di dispersione del modo fondamentale delle onde di Rayleigh. L’inversione congiunta dei tempi di viaggio e delle curve di dispersione ha permesso di definire un unico modello 1D di velocità. Il modello ottenuto e i risultati della localizzazione saranno esposti durante il convegno.

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Description: 2.5. Laboratorio per lo sviluppo di sistemi di rilevamento sottomarini

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Description: Nell’ambito delle attività di monitoraggio sismico che l’INGV effettua in collaborazione con il Dipartimento della Protezione Civile Nazionale (DPC) e del progetto europeo NERIES (sottoprogetto NA6), l’INGV ha installato nello Ionio Meridionale, sulla piana batiale che si apre ai piedi della scarpata ibleo-maltese, tre stazioni sismiche da fondo mare (OBS). Esse sono equipaggiate con un sismometro a banda larga (Nanometrics Trillium 120p) e con un sensore differenziale di pressione (Cox-Webb DPG), in grado di rilevare variazioni di 0,1 mm su una colonna d’acqua di 6000m, in un intervallo di frequenze tra 300s e 2 Hz. Le stazioni utilizzate sono i primi tre OBS italiani ad effettuare una campagna di lungo periodo (maggio - ottobre 2007) nei nostri mari. Essi sono stati realizzati dal Centro Nazionale Terremoti presso l’OBS Lab di Gibilmanna nell’ambito della convenzione triennale 2004-2007 tra DPC e INGV e fanno parte del primo pool di otto strumenti attualmente operativo. L’area prescelta (Fig. 1) è di grande interesse scientifico per diversi motivi, tra i quali: i) non esistono dati sismologici sulla struttura della litosfera ionica; ii) non si conoscono il livello e le caratteristiche della sismicità dell’area, che comprende la scarpata ibleo-maltese e il prisma di accrezione dell’arco calabro; iii) infine, si vuole sperimentare il sistema di rilevamento delle onde di pressione in profondità, propedeutico al sistema di allerta tsunami che l’INGV sta progettando per il Mediterraneo in seno all’iniziativa dell’IOC dell’UNESCO, denominata “NEAMTWS” (North-East Atlantic, Mediterranean and connected seas Tsunami Warning System). L’area prescelta, distante circa 250 km dalle coste italiane (OBS A2 in Fig. 1), è idonea per la verifica di un allarme tsunami che verrà lanciato dal sistema di monitoraggio sismico mediterraneo nell’eventualità di un forte evento nelle isole ioniche della Grecia (ad es. Creta). In precedenza, dall’analisi dei segnali registrati durante la prima campagna dell’osservatorio sottomarino SN1, operativo dall’ottobre 2002 al maggio 2003 a 12 miglia della costa catanese, si era potuto osservare come la zona fosse interessata da una notevole sismicità locale. Più recentemente, grazie al forte miglioramento della Rete Sismica Nazionale, l’attività sismica della regione ionica è stata meglio caratterizzata, sia pure con elevati errori di localizzazione dovuti alla scarsa copertura delle aree marine (Fig. 2). Due degli OBS saranno probabilmente recuperati entro il mese di Ottobre 2007, mentre il terzo (OBS/A2 in Fig. 1) resterà operativo fino al 2009, per fornire una registrazione di più lungo termine della sismicità della regione e un data set più completo per lo studio della struttura litosferica. In particolare, si cercherà di valutare se la zona più esterna del prisma di accrezione dell’arco calabro e il settore meridionale della scarpata ibleo-maltese siano sismicamente attive e, se possibile, con quali modalità. Inoltre, verranno utilizzate tecniche di “receiver function” telesismiche per determinare lo spessore della crosta ionica e per delinearne la struttura interna. Infine, l’utilizzo di sensori differenziali di pressione per il rilevamento di onde di pressione a bassa frequenza consentirà di fare un ulteriore passo avanti verso la realizzazione di nuove stazioni per l’allerta tsunami che nei prossimi anni potrebbero essere installate nell’area Mediterranea. In questa presentazione verranno mostrati i primi dati acquisiti, se sarà possibile recuperare gli strumenti entro la fine del mese di Ottobre 2007.

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Description: 2.5. Laboratorio per lo sviluppo di sistemi di rilevamento sottomarini

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Description: La definizione di un modello crostale per l’area dello Ionio è di fondamentale importanza per la comprensione dell’evoluzione geodinamica del Mediterraneo. Anche se quasi tutti gli autori concordano nel ritenere la crosta del Mar Ionio assimilabile a una crosta oceanica matura (De Voogd et al., 1992, Catalano et al., 2001; Finetti e Del Ben, 2005; Argnani, 2005), esistono tuttavia ipotesi alternative (Farrugia and Panza, 1981; Ismail-Zadeh et al., 1998..) e rimangono da chiarire alcuni aspetti di questa struttura litosferica. L’area ionica è una delle regioni del Mediterraneo con maggiore attività sismica, in passato interessata da numerosi eventi di elevata intensità seguiti a volte da tsunami (Vannucci et al., 2004; Tinti et al. 2004). L’attività sismica è in gran parte localizzata lungo gli archi Ellenico, Egeo e Calabro, la Sicilia orientale e la scarpata Ibleo-Maltese. La sismicità del bacino ionico è in parte sconosciuta a causa della mancanza di stazioni sismiche sottomarine offshore. Per lo stesso motivo attualmente non esiste per l’area in esame alcuna tomografia sismica passiva con adeguata risoluzione. Per meglio caratterizzare la sismicità dello Ionio e raccogliere una quantità di dati sufficiente a costruire un robusto modello di velocità, nel maggio 2007, nell’ambito delle attività di monitoraggio realizzate in collaborazione con il Dipartimento di Protezione Civile (DPC) e in seno al progetto europeo NERIES (attività NA6), l’OBS Lab di Gibilmanna del Centro Nazionale Terremoti dell’INGV, ha deposto tre Ocean Bottom Seismometers (OBS) nello Ionio meridionale a profondità comprese tra 3500- 4000m. Gli strumenti deposti sono stati realizzati presso l’Osservatorio di Gibilmanna e sono stati equipaggiati con sismometri Nanometrics Trillium 120P installati su basi autolivellanti della Nautilus e con sensori di pressione differenziali (DPG) con banda passante compresa tra 200s e 2Hz. I segnali provenienti dai due sensori sono sti acquisiti da un data logger a 21 bit (SEND Geolon MLS) ad una frequenza di campionamento di 100Hz Gli OBS A1 e A3 sono stati recuperati con successo il 2 febbraio 2008 mentre l’OBS A2 è stato recuperato il 15 marzo 2008 ed è stato sostituito da un altro OBS per completare il monitoraggio di lunga durata (sino a maggio 2010) previsto dal progetto NERIES. L’array di OBS ha registrato per nove mesi i segnali sismici dal fondo dello Ionio. Mentre per l’OBS A1 sia il DPG che il sismometro hanno funzionato correttamente, per gli OBS A2 e A3, a causa di problemi nel livellamento dei sensori sismici e alla loro bassa tolleranza del tilt dinamico di appena +- 0.2°, i dati provenienti dai sismometri sono risultati inutilizzabili. Durante l’esperimento l’array di OBS ha registrato oltre 450 eventi: sono stati individuati circa 90 telesismi, 250 eventi regionali registrati anche dalle reti sismiche a terra e oltre 100 eventi non localizzati. La Fig. 2 mostra la distribuzione degli epicentri dei telesismi e degli eventi regionali. Gli eventi sono stati localizzati dall’INGV, dall’EMSC, dall’USGS e dalla rete sismica nazionale greca e riportati nei rispettivi bollettini sismici. La Fig. 3 mostra l’evento sismico del 12 settembre 2007 con epicentro a Sumatra di Ms = 8.5. Sui sismogrammi sono facilmente individuabili diverse fasi di onde di volume e di superficie sia sul segnale di pressione che sui segnali di velocità. Per un’accurata localizzazione degli eventi locali è necessaria la conoscenza di un modello ottimale di velocità delle onde P ed S per l’area in esame. Per definire un modello 1D di velocità delle onde P per l’area ionica, abbiamo invertito i tempi di arrivo delle prime fasi P degli eventi regionali registrati. Dell’intero dataset sono stati scelti solamente gli eventi con RMS di residuo inferiore a 0.3s e errore di localizzazione standard minore di 3.0 km. Sulla base delle informazioni attualmente disponibili per l’area del bacino ionico e delle aree circostanti, sono stati inoltre scartati gli eventi con ipocentro superficiale in aree intensamente deformate; per queste aree sono state selezionati solo gli eventi con profondità ipocentrale superiore a 20 km. Il dataset finale è composto da 67 eventi regionali con un totale di 175 fasi P individuate. Il problema diretto di tracciamento del raggio dalla sorgente alla stazione è stato risolto in maniera analitica per i raggi rifratti e tramite il metodo dello “shooting” per le onde dirette. Nella soluzione del problema diretto è stata considerata anche la profondità delle stazioni. Generalmente nell’identificazione di un modello 1D di velocità ottimale sono invertiti simultaneamente sia i parametri ipocentrali che i parametri del modello crostale utilizzando un “misfit” globale come misura della bontà dell’inversione. Tuttavia, poiché gli eventi regionali sono stati localizzati da stazioni a terra, sono stati invertiti solo i parametri del modello di velocità. Dato che il problema inverso è di natura non lineare, la soluzione è stata ottenuta iterativamente. Fattore critico nel processo di inversione è la scelta di un adeguato modello iniziale di velocità. Il modello iniziale utilizzato nell’inversione è quello proposto da Finetti e Del Ben (2005). Questo modello crostale è costituto da 6 strati su crosta oceanica a profondità di 13.7 km. Nella procedura di inversione abbiamo fissato solamente il numero di strati e invertito la velocità e gli spessori. Il modello 1D di velocità delle onde S è stato ottenuto applicando due metodologie di indagine geofisica complementari: l'inversione delle curve di dispersione delle onde di superficie e delle receiver function. Le curve di dispersione sono state ottenute tramite l’analisi FTAN (Dziewonski et al., 1969) e invertite imponendo lo stesso numero di strati del modello di velocità delle onde P. I risultati ottenuti sono stati comparati con i modelli ricavati da un'inversione indipendente delle Receiver Function telesismiche ottenute per la stazione A1. L’inversione congiunta dei tempi di viaggio e delle curve di dispersione ha permesso di definire un unico modello 1D di velocità. Tale modello sarà utilizzato per localizzare gli eventi locali. Il modello ottenuto e i risultati della localizzazione saranno esposti durante il convegno.

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Description: Trieste

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Description: In July 2006, INGV (Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia) successfully deployed on the flat top of the submarine Marsili volcano, the first Italian OBS/H (Ocean Bottom Seismometer with Hydrophone), entirely developed at the Gibilmanna Geophysical Observatory within a project funded by an agreement between Italian National Civil Protection Department (DPC) and INGV. In this short deployment the OBS/H was equipped with a Nanometrics Trillium 40s seismometer and an OAS E- 2PD Hydrophone. A 21 bits four channel digitizer (SEND MLS) recorded data at 200 sps to exploit, as well as possible, the wide flat response of the hydrophone (0-5 KHz). For long-term deployments, the instrument will be provided with Cox-Webb 500s-2 Hz differential pressure gauge and Nanometrics Trillium 120s or Guralp CMG40TOBS and will record data at 50 sps, for as long as one or two years respectively, depending on the seismic sensor. Most of the recorded events (about 800) seem to be associated with the active nearby Marsili volcano. The instrument, during the 9 days of the test at a depth of 790 m, recorded 835 volcano-tectonic events, classifiable in 6 different categories: 1 teleseismic event (Java 2006/07/17, Mw=7.2), 8 located regional tectonic events, 9 not located local tectonic events, 705 low frequency volcanic events, 84 high frequency volcanic events, 26 “Tornillo” and 2 probable rockfall events. Spectral analysis shows, in the first 7 days of the deployment, an evident sequence of low energy events superimposed on the continuous background volcanic tremor, with dominant frequencies between 2 and 6 Hz, known in literature as VT-B (Volcanic-Tectonic event, type B) and related to shallow hypocenters (above 1-2 km). In the last two days of operation, the hydrophone recorded high frequency events, with dominant frequencies between 40 and 90 Hz; this kind of event could be associated with hydrothermal activity. In March 2007, three INGV OBS/H will be deployed in the southern Ionian sea, at different distances from the Malta escarpment, within the European project NERIES (Network of Research Information Infrastructures for European Seismology). At present, we are planning a further improvement of the instrument, equipping it with a 24 bits digitizer and a communication system based on an acoustic modem and a low power consumption PC with ARM processor. In this way, it would be possible to pick up events traces from the OBS on the sea bottom, without recovering it. Furthermore, the acoustic link with a buoy, in its turn satellite linked with an on shore control centre, in association with triggering algorithms, could be employed to insert the INGV OBS/H in a tsunami warning system.

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Description: Vienna

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Description: Le reti sismiche (SN) sono potenti strumenti necessari alla comprensione dello stato dei processi tettonici in atto in una determinata regione. La possibilità di localizzare eventi di piccola e media magnitudo richiede l’esistenza di una SN adeguatamente dimensionata, costituita da un sufficiente numero di stazioni sismiche, caratterizzate da bassa rumorosità, opportunamente distribuite sul territorio. È necessario quindi, valutare le capacità di localizzazione di una SN per individuare eventuali zone sismiche, non adeguatamente coperte, sulle quali è necessario intervenire con un infittimento o un miglioramento della rete. I metodi fino ad oggi proposti in letteratura per la valutazione della performance di una SN necessitano di ampi database sismologici e di accurati modelli della distribuzione spaziale, temporale e nel dominio della magnitudo della sismicità e ancora della stazionarietà delle caratteristiche delle stazioni (Schorlemmer e Woessner, 2008; Schorlemmer et al., 2009); essi possono risultare di difficile applicazione in fase di progettazione di una nuova rete o in aree a bassa sismicità. Il limite maggiore di tali metodi è legato tuttavia al parametro stesso che essi indagano ovvero la magnitudo di completezza. Essa è definita come la magnitudo del più piccolo evento che con una certa probabilità può essere rilevato da una SN. Tali metodi non descrivono quindi la distribuzione spaziale degli errori attesi nella localizzazione ipocentrale. Questi sono funzione dell’accuratezza del modello di velocità e della geometria, densità e rumorosità delle stazioni in prossimità dell’area epicentrale. Nel presente lavoro viene proposto un metodo di analisi denominato SNES (Seismic Networks Evaluation through Simulation) per la valutazione della performance di una SN tramite simulazione numerica. Il metodo permette di costruire, in funzione della magnitudo e della profondità ipocentrale, le mappe di incertezza sulla stima dei parametri ipocentrali. Nel presente lavoro il metodo è stato applicato alla Rete Sismica Nazionale Italiana. Poiché la qualità della localizzazione è prevalentemente influenzata dai dati relativi al primo arrivo la simulazione è stata effettuata ipotizzando la determinazione del solo primo arrivo sulla componente verticale del moto. Sono state indagate le incertezze dei parametri ipocentrali per magnitudo pari a 1.5, 2, 2.5 e 3 con profondità ipocentrale fissata a 15 km. Il metodo si articola nei seguenti passi: in corrispondenza dei nodi di un reticolo regolare che ricopre l’area da indagare viene simulato un terremoto di magnitudo fissata e viene calcolato lo spettro sismico delle onde P; questo viene corretto per gli effetti di attenuazione legati alla propagazione e utilizzato per calcolare la potenza media della fase considerata in un opportuno range di frequenze. Nello lo stesso range di frequenze viene calcolata la potenza media del rumore sismico in ogni stazione e il corrispondente SNR (Signal to Noise Ratio). Vengono così individuate le stazioni sismiche capaci di registrare l’evento con un SNR superiore ad una soglia prefissata; queste vengono dichiarate attive nel processo di localizzazione. Per le stazioni attive rispetto all’evento simulato, tramite una relazione che lega la varianza dei tempi residui alla distanza ipocentrale, viene calcolata la matrice di covarianza dei parametri ipocentrali. Nel presente lavoro gli spettri sismici sono stati calcolati utilizzando il modello di faglia circolare di Brune (1970). Il sottosuolo è stato schematizzato tramite il modello monodimensionale di velocità utilizzato dall’INGV nelle normali routine di localizzazione costituito da due strati, omogenei ed elastici, di spessore 11 e 27 km, con velocità delle onde P di 5 e 6.5 km/s rispettivamente, su un semispazio di velocità pari a 8.051 km/s. I valori di velocità delle onde S e di densità richiesti nel calcolo degli spettri sismici e del partizionamento dell’energia sono stati ricavati tramite le relazioni empiriche proposte da Broker (2005). Gli spettri sismici sono stati corretti per gli effetti dell’allargamento del fronte d’onda, del partizionamento dell’energia alle interfacce e alla superficie libera (Zoeppritz, 1919) e per gli effetti di attenuazione legati alla non perfetta elasticità e omogeneità del mezzo. Non essendo presente il letteratura un legge di attenuazione empirica valida per l’intero territorio nazionale in base alle leggi trovate da Castro et al. (2008) e da Tusa e Gresta (2008) è stata utilizzata la legge di attenuazione Qp=45f^0.92.In Fig. 1 sono mostrati i PSD di accelerazione verticale medi, nel range di frequenze 0.1-20 Hz, relativi alle 248 stazioni sismiche analizzate, confrontati con gli spettri di riferimento NHNM e NLNM di Peterson (1993) e la mappa della potenza media del rumore sismico. Questa è stata ricavata stimando per ogni singola stazione la potenza media dell’accelerazione sulla componente verticale nell’intervallo di frequenza 0.1-20 Hz e applicando il metodo della distanza inversa per la regolarizzazione della griglia dei dati. Nella mappa di fig. 1 è possibile osservare una notevole variabilità della potenza del noise da attribuire a cause geologiche e ambientale di scala regionale. Poiché nel processo di localizzazione ipocentrale vengono generalmente apportate le correzioni per i residui medi di stazione al fine di ridurre errori sistematici, si può affermare che le incertezze sulla stima dei parametri ipocentrali dipendono prevalentemente dalla varianza dei residui temporali. La relazione che lega la varianza dei residui alla distanza ipocentrale è stata determinata utilizzando i dati raccolti dalla rete su tutto il territorio nazionale. Sono state utilizzate le fasi P relative agli eventi sismici avvenuti tra il 2005 e il 2009, per creare un database di tempi residui costituito da oltre 300.000 coppie tempo residuo-distanza ipocentrale. Questi dati sono stati utilizzati per costruire l’istogramma 2D in scala di grigi di Fig. 2. Per ogni classe di distanza è stata calcolata la varianza dei tempi residui fino ad una distanza ipocentrale massima di 300 km, oltre la quale la scarsità di dati non rendeva la stima statisticamente significativa. I dati di varianza cosi stimati sono stati fittati con la retta di Fig. 2. In Fig. 3 è riporta la mappa SNES costruita per magnitudo 2 e profondità ipocentrale 15 km. La mappa risulta suddivisa in 6 sottomappe che riportano rispettivamente il numero di stazioni attive, il relativo gap azimutale, l’errore sulla stima del tempo origine, della latitudine, della longitudine e della profondità ipocentrale con una probabilità del 95%. La Fig. 4 riporta invece le zone sismogenetiche presenti sul territorio italiano, ridisegnate dal catalogo ZS9 (Meletti e Valensise, 2004) le mappe dell’errore sulla stima dell’ipocentro e la mappa di completezza della magnitudo. Le mappe dell’errore medio sulla stima dell’ipocentro sono state calcolate come il raggio della sfera equivalente dell’ellisoide di confidenza al 95% (Radious of Equivalent Sphere, RES). La mappa di completezza è stata ottenuta considerando localizzati eventi che attivavano almeno 4 stazioni sismiche. Le zone sismogenetiche dell’Arco Alpino risultano ben coperte già per magnitudo maggiori uguali a 2. Tuttavia l’arco Alpino Orientale risulta meglio coperto rispetto alla zona occidentale mostrando un RES, che per M=2, è mediamente inferiore a 3 km. Buona parte della zona padana risulta invece scoperta per eventi di piccola magnitudo, probabilmente in seguito all’elevata rumorosità. Le zone sismogenetiche dell’Appennino risultano interamente coperte per magnitudo pari a 2 mostrando tuttavia un RES molto variabile compreso tra 1 e 9 km, con i valori più alti in prossimità delle zone sismicamente più rumorose. Le zone sismogenetiche dell’Arco Calabro e della Sicilia risultano solo parzialmente coperte per magnitudo pari a 2. Solamente le zone messinese e iblea presentano RES inferiori a 3 km. Tale metodo è stato inoltre applicato al fine di valutare il miglioramento nelle performance di localizzazione della Rete Sismica Nazionale a seguito della deposizione di tre OBS/H (Ocean Bottom Seismometer with Hydrophone) nello Ionio Meridionale nell’ambito del progetto NERIES (D’Alessandro et al., 2009).

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Description: 2.5. Laboratorio per lo sviluppo di sistemi di rilevamento sottomarini

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