ORIGINI DEL MODELLO PREVISIO
Introduzione
La previsione dei
fenomeni naturali riveste un’estrema importanza per la progettazione di tutti
gli interventi necessari per la protezione delle persone e delle strutture in
modo da limitare i danni.
Sviluppare un modello
di previsione dei fenomeni naturali critici non è impossibile, ma occorre
conoscere a fondo le principali teorie interpretative che possono realmente
consentire la
valutazione delle informazioni e fornire segnali d'allarme in anticipo,
necessari per determinare gli scenari di
rischi, preziosi per la gestione dell’emergenza.
Nel 2003 è
stata realizzata la prima versione del modello Previsio per la previsione di
alcuni fenomeni critici (precipitazioni, portate di piena, temperature ecc.)
utilizzando l’analisi tecnica e la
statistica.
Il modello
non era utilizzabile per la previsione dei terremoti dove, il target
si raggiunge in pochi secondi, mentre per gli altri fenomeni il target
si raggiunge gradualmente nel tempo.
Inoltre, i
terremoti avvengono su faglie complesse, in diversi scenari di processi
preparatori che rendono difficile una previsione deterministica basata
sula sola analisi tecnica e statistica.
L'attività sismica sembra un fenomeno caotico
tipico dei sistemi non lineari, ma se osservata attentamente nello spazio e nel
tempo mostra strutture ben organizzate a diverse scale che consentono di avere
molte informazioni utili per la previsione degli EQ più forti.
Per tali
motivi dal 2005 in poi, il modello Previsio è stato arricchito di nuovi
algoritmi utilizzando l’econofisica, analisi
ciclica, stocastica, frattale, di clustiring, delle anomalie, dei precursori
(casuali, informativi e predittivi), dei
foreshock e di recente dell’analisi di migrazione e raggruppamento dei dati
sismici nel tempo e nello spazio 2D e 3D (ancora in fase sperimentale) che
migliora alcuni algoritmi già in uso.
Le potenzialità dell’analisi tecnica: dall’economia
alla natura
L’analisi tecnica,
nelle tecniche e nell’utilizzo, è da decenni ormai, impiegata in maniera
continua per prevedere gli andamenti dei titoli borsistici.
Le radici dell’analisi
tecnica derivano da intuizioni attuate direttamente nei confronti della natura.
Se coloro che hanno
inventato l’analisi tecnica sono partiti dalla natura, per poi approdare e
adattare leggi come quella di Fibonacci all’economia, perché non potrebbe
accadere il contrario?
L’idea è questa: se in
economia l’analisi tecnica è utilizzata con grande precisione nel prevedere
andamenti, trend e fenomeni improvvisi e bruschi nel campo di titoli di rischio
e mercati azionari, perché non potrebbe essere anche utilizzata nel prevedere
fenomeni che derivano dalla natura?
La filosofia, la
logica come anche lo stesso Fibonacci, ci hanno insegnato che l’uomo fa parte
della natura e come tale si comporta.
Il comportamento che
ognuno di noi assume proviene direttamente dalla natura, poiché noi facciamo
parte di essa, e questo ci deve far riflettere su come ci siano tutte le
credenziali per pensare e sostenere con fermezza che i comportamenti della
natura sono simili a quelli umani.
Partendo da questo
presupposto puramente filosofico, che si può riscontrare in pensatori di tutte
le epoche e nazionalità, si hanno tutte le carte in regola per provare ad
adattare un metodo creato dall’uomo e legato a una scienza sociale quale
l’economia, a fenomeni naturali di vario tipo: eruzioni vulcaniche, terremoti,
andamenti delle temperature e delle precipitazioni e quindi grandi ondate di
caldo e di freddo e alluvioni disastrose.
Alla luce
dell’evoluzione raggiunta dall’uomo e degli interventi che potrebbero essere
attuati per salvare vite umane in catastrofi naturali d'enorme portata,
l’analisi tecnica è un tassello in più
da aggiungere a tutti gli altri metodi di analisi delle serie storiche.
Alcuni esempi di applicazione dell’analisi tecnica
Su un grafico di un
fenomeno naturale è possibile ricavare informazioni utili sulla direzione e movimento
dei valori, tempi di ritorno e fare delle previsioni a breve, medio e lungo
periodo.
Le verifiche eseguite sui grafici relativi alle
precipitazioni, magnitudo, portate di
piena, radon e altri fenomeni, hanno fornito utili informazioni per capire gli
episodi estremi che si sono verificati in passato e sugli andamenti futuri.
1. L’evento alluvionale del 3 luglio 2006 su Vibo Valentia
Generalità
Le
precipitazioni brevi e intense, causa di fenomeni di piena improvvisa (flash-floods), negli
ultimi anni nella regione Calabria s'innescano con sempre maggiore frequenza.
L’evento alluvionale di Vibo Valentia del 2006 ha
coinvolto una superficie di circa 15 km2.
Per circa tre ore consecutive sono cadute interrottamente
271,2 millimetri
d'acqua provocando l’esondazione d'alcuni torrenti.
La violenza dell’acqua mista a fango e detriti è stata
talmente forte da provocare ingenti danni e quattro morti.
Analisi dei dati
L’evento è stato sicuramente il maggiore fra quelli avvenuti
nella città di Vibo Valentia negli ultimi cento anni sia per la superficie
interessata sia per grandezza e danni prodotti a cose e persone, a strutture
pubbliche, imprese e abitazioni.
Può essere classificato come evento estremo “ ciclico
e stagionale” in quanto si colloca in terza posizione dopo gli eventi del luglio 1940 (103,4 mm ) e del luglio del
1976 (126,8 mm ).
La dinamica dell’evento, la componente ciclica e
stagionale (sempre nel mese di luglio), la conformazione morfologica del
territorio, lo stato di permeabilità
del terreno, il fattore antropico hanno contribuito a rendere il fenomeno non
anomalo.
Serie storica delle precipitazioni del mese di luglio
(analisi grafica)
Per l’analisi dell’evento sono state utilizzate le
piogge medie mensili della stazione di Vibo Valentia (cod. 2800 della Regione
Calabria - Banca dati meteo-idrogeologici) dal 1926 ad oggi.
Il grafico della figura 1 evidenzia tre eventi
importanti accaduti nei mesi di luglio del 1940 (103,4 mm ), del 1976 (126,8 mm ) e del 2006 (271.2 mm ), preceduti da
lunghe fasi di standby.
Nella figura 2, depurata dell’evento pluviometrico del
2006 è stata tracciata la trendline a
rialzo (linea rossa) dal massimo del
1940 e passante dal massimo del 1976.
Sullo stesso grafico è
stata tracciata la retta discendente
(linea blu) che unisce il massimo del 1976 con il massimo secondario
antecedente l’evento principale.
In corrispondenza del
massimo del 1976 sono state tracciate le rette orizzontali, delle percentuali
di ritracciamento (61,8% e 100% di Fibonacci) e i target probabili
dell’evento del 2006.
Nella figura 3 sono stati stimati i target in corrispondenza dei tempi di
ritorno calcolati utilizzando la distanza tra i due massimi del periodo
(1940-1976).
Risultati
Il superamento
netto nel 2004 della trendline
discendente (linea blu) ha decretato la fine della fase negativa e l’inizio di
una nuova fase di rialzo con target finale
compreso tra i 204-252 mm .
Tutti gli oscillatori veloci (Stocastico, Momentun e
Macd) hanno mostrato un segnale d'allerta
proponendo un evento tra il 2006 e il 2012 (considerando un tempo di ritorno di
36 anni).
Figura 1- Serie temporale delle precipitazioni del
mese di luglio.
Figura 2 – Analisi grafica delle precipitazioni del
mese di luglio.
Figura 3 – Calcolo dei tempi di ritorno e delle precipitazioni corrispondenti.
2 Analisi del gas Radon (terremoto di Kobe 1995)
Generalità
Prima, durante e dopo importanti terremoti sono state
osservate significative fluttuazioni delle concentrazioni di radon in Cina,
Giappone e India.
Il radon è
un gas nobile, naturalmente radioattivo, inodore e incolore a temperatura e
pressione standard.
Alcuni ricercatori sostengono che all’incremento
del radon, influenzato dai movimenti delle faglie, segue un aumento forte sino
al momento del terremoto.
Per tale, motivo l’incremento
d'emissione di radon, può essere utilizzato come precursore sismico se
associato all’andamento temporale dei valori di magnitudo o meglio con la sequenza
di scosse di bassa magnitudo o altri precursori.
Analisi dei dati
Per quest'analisi è stato utilizzato il
grafico della variazione della concentrazione residuale del radon atmosferico
prima e dopo il terremoto di Kobe, tratto dalla pubblicazione “Anomalous radon emanation linked to
preseismic electromagnetic phenomena” pubblicata nella rivista Natural
Hazards and Earth System Sciences e più esattamente alle pp. 629-635 del n. 5
del vol. 7 dell’anno 2007.
Il terremoto
di Kobe di magnitudo 6,9 Mw, con epicentro
localizzato a 20 km dalla
città di Kobe (Prefettura di Hyōgo-Giappone) si è verificato il
17 gennaio 1995.
Le vittime sono state 6.434 e di queste circa 4.600
erano abitanti della città di Kobe.
Il terremoto è stato previsto, quando i
valori sono andati sopra la deviazione standard +3σ.
Serie
temporale della concentrazione residuale del radon dal primo
gennaio 1992 al primo gennaio 1996 (analisi grafica)
Risultati
Sulla serie storica temporale ricostruita
(figura 5), si osserva come i valori del
radon si sono mossi dal primo gennaio 1992 e fino a settembre del 1994
all'interno di un canale di volatilità rettangolare delimitato da una trendline di resistenza posta a circa 4-5 Bq/m3 (linea rossa
superiore) e da una trendline di
supporto che passa a circa 1-2 Bq/m3
(linea rossa inferiore).
L'attraversamento della trendline superiore avvenuto nell’ultimo trimestre del 1994 ha rappresentato un segnale
di forza delle concentrazioni di radon e di previsione di un imminente evento
sismico.
Il movimento di tipo impulsivo che si è sviluppato è
composto di cinque onde (1,2,3,4,5).
L’onda 1 e l’onda 3 hanno una dimensione simile,
mentre l’onda 5 è caratterizzata da una stessa direzione ma ampiezza minore.
Il target
finale si colloca sostanzialmente nell'area 8,38-10,74 Bq/m3.
L’analisi dei principali indicatori
tecnici conferma in parte l’up-trend di breve periodo: lo stocastico, il momentum e il Macd
sono in posizione positiva.
Figura 5 - Serie
temporale della concentrazione residuale del radon dal primo gennaio
1992 al primo gennaio 1996 (analisi grafica).
Figura 6 - Serie
temporale della concentrazione residuale del radon dal primo gennaio
1992 al primo gennaio 1996 (analisi grafica).
Serie
temporale della concentrazione residuale del radon dal 1
gennaio 1992 al 1 gennaio 1996 (analisi TR-V)
Risultati
Tutti gli oscillatori evidenziano una positività
pronunciata molto prima dell’evento sismico.
In particolare, l’oscillatore ITC mostra un
trend positivo iniziato nella prima metà del 1994
che anticipa il rialzo delle concentrazioni di radon avvenuti alla fine del
1994.
Dall’analisi si può ipotizzare nel breve uno spunto
rialzista a circa 7,1-12,0 (analisi ICA) e 12,9 (analisi SIC).
Figura 7 - Serie
temporale della concentrazione residuale del radon dal primo gennaio
1992 al primo gennaio 1996 (analisi
ICA, ITC, ICC e SIC).
3 Analisi del gas Radon (terremoto Izu-Oshima-Kinkai del 14 gennaio 1978)
Analisi dei dati
Per quest'analisi è stato utilizzato il
grafico della variazione della concentrazione del radon prima, durante e dopo
il terremoto di Izu-Oshima-kinkai (M 7.0)
del 1978 in
Giappone.
Il grafico riportato nella figura 8, mostra l’erratica
fluttuazione della concentrazione di radon in un pozzo artesiano ubicato nella
penisola Giapponese di Izu.
Durante le osservazioni di radon eseguite dal maggio
1977 ad agosto del 1986 nel pozzo, non sono state osservate significative
variazioni in occasione di
terremoti di magnitudo maggiore di M5 e
una distanza epicentrale di 100
km .
Analizzando il grafico si osserva come, la rottura della trendline discendente (linea di colore rosso) e lo sviluppo di un
movimento di tipo impulsivo composto di cinque onde (1,2,3,4,5) rappresentano
un segnale di forza delle concentrazioni di
radon e di previsione dell’evento sismico del 14 gennaio del 1978.
L’onda 1
ha un’ampiezza maggiore delle onde 3 e 5 caratterizzate
da una minore direzionalità.
Figura 8 – Concentrazione di radon misurata nel pozzo
(da Wakita et al.4).
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