Svelare l’accuratezza delle previsioni dello tsunami
I residenti delle città costiere del Cile ricordano i catastrofici terremoti che hanno colpito il loro paese nel 1960 e nel 2010, non sempre per i terremoti stessi ma per gli tsunami che ne sono seguiti.
Coloro che sopravvissero al terremoto di magnitudo 9.5 del 1960 raccontarono agli intervistatori dell’uomo di Maullin, in Cile, che, dopo la prima ondata dello tsunami, si precipitò nel suo magazzino al molo per recuperare i beni proprio mentre la seconda ondata colpiva. La seconda ondata spazzò il magazzino in mare e l’uomo non fu mai più visto. Allo stesso modo, le onde successive alla prima, note come onde finali, hanno reso gli sforzi di salvataggio post-tsunami nel 2010 pericolosi per la vita.
Nel 2010 la società aveva una migliore tecnologia di allarme tsunami rispetto al 1960, ma le debolezze esistevano ancora. Una nuova ricerca di geofisici presso Scripps Institution of Oceanography presso UC San Diego rivela i punti di forza e le carenze dei sistemi di allarme precoce tsunami come sperimentato nell’episodio 2010. Lo studio è rappresentativo di gran parte della ricerca scientifica in quanto non crea nuovi strumenti di previsione ma contribuisce a valutare l’affidabilità dei metodi esistenti. Gli scienziati sperano che il lavoro possa migliorare le previsioni sulle onde dello tsunami.
Ignacio Sepulveda Oyarzun, un post-dottorato presso Scripps Oceanography che è sopravvissuto al terremoto del Cile del 2010, e colleghi hanno trovato una debolezza basata su stime imprecise della batimetria, che è la topografia o la profondità del fondo marino. Questa inesattezza non importa tanto quando un’onda di tsunami iniziale, o principale, colpisce a causa delle sue dimensioni, ma le onde finali hanno lunghezze d’onda abbastanza corte da essere notevolmente più influenzate dalla forma del fondo marino su cui viaggiano nel loro cammino verso le coste. Le previsioni sulle onde finali sono gravemente influenzate da errori di batimetria, hanno affermato gli autori dello studio, con incertezze sull’ampiezza delle onde fino al 35%.
Sepulveda ha detto che ci sono buone notizie in questo lavoro in quanto convalida l’accuratezza dei principali avvisi sulle onde dello tsunami, ma fornisce anche l’avvertenza che le persone devono stare lontano dalle zone costiere per diverse ore dopo l’onda iniziale a causa dell’imprevedibilità di ciò che accade dopo.
“Ci siamo chiesti a lungo l’impatto degli errori di batimetria sui modelli tsunami perché i dati di batimetria sono un input critico dei modelli”, ha affermato Sepulveda. “Con questo nuovo studio, siamo ora in grado di rispondere a preziose domande sull’affidabilità degli allarmi tsunami e delle valutazioni dei pericoli.”
Le migliori ipotesi della scienza sulla posizione di caratteristiche del fondo marino come montagne sottomarine o canyon o barriere coralline e le loro dimensioni provengono da sondaggi, che sono misure fisiche della distanza tra la superficie e il fondo dell’oceano in una determinata posizione. I sondaggi sono fatti dalle navi, ma il processo è costoso. In parte a causa del prezzo elevato, solo circa l ‘ 11% della batimetria oceanica è stata misurata in questo modo.
Le stime di come appare l’altro 89% del fondo marino derivano da misurazioni altimetriche effettuate dai satelliti dell’altezza della superficie dell’oceano. I satelliti deducono quale sia l’attrazione gravitazionale in un dato punto; maggiore è la gravità, i monti sottomarini più alti devono essere.
Questo metodo è stato utilizzato nel corso degli anni dai ricercatori di Scripps Oceanography che forniscono dati oceanici a Google Maps, tra gli altri utenti, per riempire gli spazi vuoti. I dati batimetrici si alimentano in quelli che gli scienziati chiamano modelli numerici o simulazioni che si basano anche sulla matematica e sull’ipotesi” per stimare il probabile comportamento dello tsunami. Errori nei dati altimetrici possono causare stime di elevazione derivate dal satellite per essere fuori di diverse centinaia di metri.
“Mentre gli altimetri satellitari forniscono questa prospettiva globale sulla profondità del fondo marino, mancano dell’accuratezza e della risoluzione ottenute dagli ecoscandagli multibeam a bordo di grandi navi da ricerca come Sally Ride”, ha affermato il geofisico oceanografico di Scripps David Sandwell.
Il team di Sepulveda ha creato un nuovo modello analizzando i dati batimetrici raccolti da diverse località in tutto il mondo e calcolando la distanza di questi dati dalla realtà. Il modello che hanno creato genera quindi una stima del margine di errore che può essere utilizzata per informare una serie di altri modelli oceanografici, inclusi i modelli di propagazione dello tsunami.
Hanno usato il modello per guardare gli tsunami passati e hanno scoperto che l’onda principale ha generalmente una lunghezza d’onda così grande che eventuali errori di batimetria fanno poco per influenzarla. Le onde finali, che arrivano minuti o ore dopo, hanno lunghezze d’onda più corte, ponendole su una scala più paragonabile alla dimensione degli errori di batimetria. Queste caratteristiche batimetriche possono ingrandire o attenuare le onde in una miriade di modi, così come la loro interazione con le normali onde di rottura.
In Cile, molte città costiere sono costruite intorno a baie, che forniscono protezione naturale dalle tempeste la maggior parte del tempo. Ma quando le onde di tsunami finali colpiscono, quelle stesse caratteristiche geografiche possono concentrare l’energia delle onde, creando onde più grandi della prima e più localizzate. È stato così nel 2010, quando i residenti del villaggio di pescatori di Dichato, in Cile, hanno ricordato che è stata la terza ondata di tsunami a spazzare via la città, diverse ore dopo il terremoto delle 3:30 del mattino.
“Lo studio sistematico che confronta le indagini dettagliate del fascio di mare della batimetria e della batimetria derivata dal satellite evidenzia le differenze che possono avere un grande impatto per mitigare i pericoli delle onde secondarie e finali dagli tsunami”, ha detto la co-autrice dello studio Jennifer Haase, geofisica di Scripps Oceanography. “Può anche essere utile per molti altri modi in cui viene utilizzata la batimetria derivata dal satellite, ad esempio la comprensione delle correnti oceaniche.”
Lo studio appare nel Journal of Geophysical Research Solid Earth. La John Miles Fellowship e la Cecil and Ida Green Foundation hanno sostenuto la ricerca di Sepulveda. Oltre a Sepulveda e Haase, i coautori dello studio includono Brook Tozer di Scripps Oceanography, Mircea Grigoriu della Cornell University e Philip Liu, che è associato alla National University di Singapore, Cornell e National Central University di Taiwan. Un ulteriore supporto è venuto dall’Office of Naval Research, dalla National Science Foundation e dalla National Research Foundation di Singapore.
