Questo semplice trucco matematico potrebbe trasformare la scienza dei terremoti, lo rivela uno studio
Gli scienziati non sono in grado di prevedere i terremoti, ma un nuovo e potente progresso nel campo della modellizzazione può aiutarci a comprenderne i rischi più rapidamente che mai.
I terremoti si verificano ogni giorno, a volte con conseguenze devastanti, ma prevederli è ancora impossibile. Ciò che gli scienziati possono fare è mappare gli strati nascosti sotto la superficie che controllano l'intensità delle scosse.
Un nuovo approccio accelera le complesse simulazioni sismiche di circa 1000 volte, rendendo le valutazioni del rischio molto più pratiche. Anche se non consentirà di prevedere il prossimo terremoto, potrà aiutare le città a prepararsi meglio ad affrontarlo.
Ogni anno si registrano migliaia di terremoti
Il 6 dicembre 2025, un potente terremoto di magnitudo 7.0 ha colpito l'Alaska. Sebbene i terremoti di questa magnitudo attirino l'attenzione, si verificano molto più spesso di quanto molti credano. Il Servizio Geologico degli Stati Uniti (USGS) stima che ogni giorno si verifichino circa 55 terremoti in tutto il mondo, per un totale di circa 20.000 all'anno.
Normalmente, un terremoto all'anno raggiunge una magnitudo di 8,0 o superiore, mentre altri 15 raggiungono la magnitudo 7 sulla scala Richter, che misura la quantità di energia rilasciata. Solo nel 2025, un terremoto di magnitudo 8,8 verificatosi in mare vicino alla penisola di Kamchatka, in Russia, è stato classificato tra i 10 terremoti più forti mai registrati, secondo il Servizio Geologico degli Stati Uniti (USGS).
I terremoti possono causare perdite umane, distruggere edifici e strade, sconvolgere le economie e lasciare conseguenze emotive durature nelle persone colpite.
Anche il loro impatto finanziario è in aumento. Un rapporto del 2023 dell'USGS e della Federal Emergency Management Agency (FEMA) ha rivelato che i danni causati dai terremoti costano ora agli Stati Uniti circa 14,7 miliardi di dollari all'anno. Uno dei motivi principali è che sempre più persone vivono in regioni con frequente attività sismica.
Comprendere il suolo sotto i nostri piedi
Sebbene il momento esatto rimanga imprevedibile, comprendere cosa si nasconde sotto la superficie terrestre può migliorare significativamente le valutazioni dei rischi.
Kathrin Smetana, assistente professore presso il Dipartimento di Scienze Matematiche della Stevens University, spiega che i materiali del sottosuolo variano notevolmente. “Possono avere strati di roccia solida, sabbia o argilla”, afferma. Poiché le onde sismiche si propagano in modo diverso attraverso ciascun materiale, il tipo di sottosuolo influenza notevolmente la percezione del tremore in superficie.
Come mappano il sottosuolo gli scienziati?
Per mappare questi strati del sottosuolo, i ricercatori utilizzano un metodo noto come inversione della forma d'onda completa. Questa tecnica di imaging sismico aiuta a ricostruire la struttura del sottosuolo combinando simulazioni con dati sismici reali.
Gli scienziati generano innanzitutto terremoti computazionali e tracciano la propagazione delle onde sismiche attraverso la Terra. Successivamente, analizzano i modelli di onde simulati in diversi luoghi con sismografi e li confrontano con sismogrammi reali, ovvero registrazioni grafiche del movimento del suolo durante terremoti reali. Dopo diversi cicli di perfezionamento, i dati simulati iniziano a coincidere strettamente con le osservazioni reali, offrendo un'immagine più chiara delle condizioni del sottosuolo.
In pratica, i ricercatori partono da una stima iniziale del sottosuolo in una determinata zona. Aggiustano ripetutamente questo modello, eseguendo ogni volta nuove simulazioni, fino a quando non coincide con le misurazioni sismiche reali.
Un modo più veloce per simulare i terremoti
Smetana ha collaborato con i sismologi computazionali Rhys Hawkins e Jeannot Trampert dell'Università di Utrecht e Matthias Schlottbom e Muhammad Hamza Khalid dell'Università di Twente (Paesi Bassi). Insieme hanno sviluppato un modello semplificato che riduce drasticamente il carico computazionale, mantenendo la precisione.
“In sostanza, abbiamo ridotto le dimensioni del sistema da risolvere di circa 1000 volte”, afferma Smetana. “È stato un progetto interdisciplinare e abbiamo trovato un modo intelligente per costruire il modello ridotto mantenendo la precisione della previsione”.
Migliorare la valutazione dei rischi, non la previsione
Il nuovo modello non ci permette di prevedere quando si verificheranno i terremoti. Offre invece un modo più efficiente per valutare il rischio sismico in luoghi diversi. “Se otteniamo una buona immagine del sottosuolo, avremo un'idea più chiara di come valutare il rischio di futuri terremoti”, spiega Smetana. Lo stesso approccio di modellizzazione potrebbe, nel tempo, aiutare gli scienziati a simulare gli tsunami causati dai terremoti sottomarini.
In molti casi, gli tsunami impiegano almeno un'ora per raggiungere la costa dopo un terremoto, a seconda di dove si verifica la rottura. Questo lasso di tempo potrebbe consentire ai ricercatori di effettuare simulazioni rapide che guiderebbero le risposte di emergenza.
Fonte della notizia
Rhys Hawkins, Muhammad Hamza Khalid, Matthias Schlottbom & Kathrin Smetana. Model Order Reduction for Seismic Applications. SIAM Journal on Scientific Computing (2025).