Un nuovo algoritmo potrebbe aiutare a rilevare le frane in pochi minuti

Le frane possono essere davvero devastanti, uccidendo persone e animali che non riescono a liberarsi in tempo e spazzando via proprietà. Le frane si verificano generalmente durante terremoti, eruzioni vulcaniche o piogge massicce che rendono instabile una sezione di terreno inclinata come una scogliera. Ora, un team dell’Università dell’Alaska Fairbanks (UAF) ha sviluppato un nuovo metodo che potrebbe essere utilizzato per rilevare a distanza grandi frane in pochi minuti e stabilire se la frana rappresenta un pericolo di tsunami. Il loro metodo è descritto in uno studio pubblicato il 9 febbraio sulla rivista La documentazione sismica.

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Monitoraggio dei fiordi glaciali dell’Alaska per individuare eventuali pericoli

Lo studio cita una frana del 2015 che ha inviato 100 milioni di metri cubi di roccia nel fiordo Taan dell’Alaska. Ha generato uno tsunami che ha distrutto la vegetazione fino a 620 piedi sopra la linea di galleggiamento.

In risposta, il team ha contribuito a sviluppare un prototipo di sistema in grado di rilevare in tempo reale, installato dall’agosto 2023 nella sezione Barry Arm del Prince William Sound. Il sistema utilizza i dati provenienti dalle stazioni sismiche già presenti nella rete di monitoraggio dell’Alaska.

Le agenzie statali e federali temono che a Barry Arm possano verificarsi una frana e uno tsunami. Il ghiacciaio Barry si è ritirato in modo significativo e ha lasciato dietro di sé un muro del fiordo non supportato, o un pendio di roccia o ghiaccio che si innalza dall’acqua fino alla sommità della massa continentale. Negli ultimi anni, il muro è crollato di circa 650 piedi. Un’ulteriore analisi dei dati delle stazioni sismiche nella regione ha rivelato che nel 2020 e nel 2021 si sono verificate tre frane.

“Il clima caldo sta causando il ritiro dei ghiacciai, lasciando dietro di sé valli i cui pendii e colline hanno perso il loro sostegno”, ha detto in una nota il sismologo ricercatore dell’UAF Ezgi Karasözen. “Questo è importante, soprattutto in regioni come la costa meridionale dell’Alaska, perché enormi masse di terra possono riversarsi nell’acqua e causare tsunami”.

Secondo lo studio, questa instabilità fa temere alle agenzie di catastrofe che un catastrofico cedimento della parete del ghiacciaio potrebbe creare uno tsunami di onde alte diversi metri che raggiungono le comunità vicine in soli 20 minuti.

Alla ricerca di onde di lungo periodo

Gli scienziati monitorano l’attività sismica che si manifesta in onde frastagliate sui sismografi. Quando inizia una frana, generalmente questa viene registrata dai sensori sismici come onde di breve periodo. Man mano che la diapositiva accelera, compaiono onde identificabili di lungo periodo. Le frane alla fine producono più di queste onde a lungo periodo rispetto ad altre fonti di energia come i terremoti. La maggior parte delle rotture sismiche durano solo pochi secondi, mentre le frane possono durare un minuto o più.

Il metodo di rilevamento utilizzato nello studio prevede l’identificazione rapida delle onde di lungo periodo di una frana tra i dati sismici affollati di onde di breve periodo. Poiché i ghiacciai possono creare centinaia di eventi sismici giornalieri che producono onde, i fiordi costieri come Barry Arm rappresentano una sfida per il rilevamento delle frane. Anche le stazioni sismiche lontane non consentono una valutazione in tempo reale, poiché ci vuole tempo perché le onde sismiche raggiungano quelle stazioni.

“Durante un terremoto, ci sono strumenti che misurano l’altezza delle onde oceaniche e i centri di allerta tsunami sono in allerta dopo un terremoto”, ha detto Karasözen. “Ma le frane non vengono monitorate sistematicamente in Alaska o in altre parti del mondo. Se dovesse verificarsi uno tsunami provocato da una frana, non lo sapremmo. Questa è una delle maggiori preoccupazioni”.

Un algoritmo schiacciante e avvisi di cinque minuti

Per creare il nuovo metodo di monitoraggio, il team ha sviluppato un algoritmo che scansiona continuamente i dati sismici per rilevare la firma delle onde a lungo periodo di una frana. Se il sistema trova una corrispondenza, stimerà la posizione e il volume della diapositiva. Nelle aree ben monitorate, la posizione della frana può essere stimata entro pochi chilometri.

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Il team ha analizzato i dati delle tre recenti frane del ghiacciaio Barry e di altre sei frane per costruire l’algoritmo. L’obiettivo finale è quello di costruire un sistema più ampio per allertare il personale delle agenzie di tsunami e sismologia, ma è necessario fare più lavoro per creare questo sistema.

Sebbene altri ricercatori abbiano dimostrato che i sismogrammi delle frane possono essere utilizzati per stimare la posizione e il volume, tali sforzi di solito erano tipicamente specifici per una regione specifica, richiedevano aggiornamenti costanti e non erano progettati per essere utilizzati in tempo reale.

“Il potenziale per il monitoraggio in tempo reale delle grandi frane è una componente importante dello sforzo interagenzia in corso per affrontare la sfida delle frane in Alaska”, ha affermato in una nota Michael West, coautore dello studio e direttore dell’Alaska Earthquake Center presso il Geophysical Institute dell’UAF. .

Secondo il team, questo nuovo metodo per determinare la posizione, il volume e il potenziale di una frana è sufficientemente rapido da supportare l’obiettivo principale della National Oceanic and Atmospheric Administration di emettere un avviso tsunami entro cinque minuti da una frana.