SQLX: Test di Installazione e Funzionamento

SQLX è un software che si propone come strumento per il controllo di qualità dei segnali sismici registrati in continuo dalle reti di monitoraggio. Attualmente è diventato un prodotto commerciale distribuito esclusivamente da Nanometrics Inc. (www.nanometrics.ca/products/sqlx) e sviluppato e supportato da Boaz Consultancy. SQLX sostituisce la vecchia versione conosciuta con il nome di PQLX. I maggiori utilizzatori del prodotto sono l’USGS-NEIC, l’IRIS-DMC e ORFEUS. La possibilità di verificare velocemente per ogni canale sismico acquisito le ordinate spettrali e la loro variabilità è utile per poter indagare i livelli di disturbo al sito, individuare le cause e le origini dei disturbi e monitorare le prestazioni degli strumenti. Infatti, l’elaborazione sistematica del segnale continuo e la produzione di parametri statistici che ne rappresentino il contenuto nel dominio delle frequenze evidenzia l’emergere delle caratteristiche stazionarie del rumore di fondo naturale presente in ogni sito, sempre presente ovunque si installi una stazione sismica. Il rumore di fondo può essere composto da sorgenti naturali e/o antropiche che si manifestano in differenti bande di frequenza a comporre una generale firma spettrale che è riconoscibile generalmente in tutti i siti di rilevamento. Questa forma dello spettro del rumore di fondo è ben riprodotta e contenuta all’interno di curve di riferimento ottenute dagli estremi di tutti i segnali registrati in siti differenti sul pianeta [Peterson, 1993]. Il rumore di fondo, per la sua natura aleatoria, ha un’ampia variabilità che in gran parte è contenuta all’interno delle curve di riferimento ed in generale si esprime con ben determinate caratteristiche. Ad esempio, se la strumentazione utilizzata lo permette, all’ interno dello spettro del rumore di fondo è sempre riconoscibile un picco spettrale intorno a 0.2 Hz generato dal segnale che si propaga a partire dai fondali marini al di sotto delle tempeste marine; oppure è caratterizzato da una risalita delle ampiezze con l’aumentare della frequenza al di sopra di 1 Hz se il sito è vicino a centri urbani e/o aree industriali. Quindi, risulta importante valutare quanto una stazione sismica sia disturbata rispetto agli obiettivi del monitoraggio sismico, confrontando le ampiezze spettrali dei segnali dei terremoti con quelle delle sorgenti di rumore sismico. Questa valutazione permette di definire quanto una stazione sismica risulta rumorosa e se è in grado di rilevare i segnali di eventi sismici. Inoltre, disponendo della strumentazione adeguata e all’avanguardia, è importante che tale strumentazione stia funzionando correttamente in modo da poterne sfruttare appieno le prestazioni. Individuando le anomalie e la loro periodicità all’interno del rumore di fondo medio di un sito, è possibile ipotizzare ed individuare guasti della strumentazione, malfunzionamenti e/o elementi che indicano possibili miglioramenti nelle configurazioni di installazione degli strumenti. Produrre un’analisi spettrale continua, il calcolo delle statistiche dei livelli di disturbo e l’archiviazione in un Database (DB) su centinaia di canali sismici sono operazioni che richiedono buone risorse di calcolo e strumenti software adeguati per permettere rapide analisi e per gestire la mole di dati prodotta. In questo rapporto è descritto il test di installazione e funzionamento eseguito con licenza di prova per verificare le potenzialità e le nuove opzioni di analisi del programma SQLX. Inoltre vengono mostrati alcuni esempi di consultazione dei risultati per descrivere come sfruttare SQLX per ipotizzare l’origine di alcune anomalie del segnale

SQLX: Test di Installazione e Funzionamento

SQLX è un software che si propone come strumento per il controllo di qualità dei segnali sismici registrati in continuo dalle reti di monitoraggio. Attualmente è diventato un prodotto commerciale distribuito esclusivamente da Nanometrics Inc. (www.nanometrics.ca/products/sqlx) e sviluppato e supportato da Boaz Consultancy. SQLX sostituisce la vecchia versione conosciuta con il nome di PQLX. I maggiori utilizzatori del prodotto sono l’USGS-NEIC, l’IRIS-DMC e ORFEUS. La possibilità di verificare velocemente per ogni canale sismico acquisito le ordinate spettrali e la loro variabilità è utile per poter indagare i livelli di disturbo al sito, individuare le cause e le origini dei disturbi e monitorare le prestazioni degli strumenti. Infatti, l’elaborazione sistematica del segnale continuo e la produzione di parametri statistici che ne rappresentino il contenuto nel dominio delle frequenze evidenzia l’emergere delle caratteristiche stazionarie del rumore di fondo naturale presente in ogni sito, sempre presente ovunque si installi una stazione sismica. Il rumore di fondo può essere composto da sorgenti naturali e/o antropiche che si manifestano in differenti bande di frequenza a comporre una generale firma spettrale che è riconoscibile generalmente in tutti i siti di rilevamento. Questa forma dello spettro del rumore di fondo è ben riprodotta e contenuta all’interno di curve di riferimento ottenute dagli estremi di tutti i segnali registrati in siti differenti sul pianeta [Peterson, 1993]. Il rumore di fondo, per la sua natura aleatoria, ha un’ampia variabilità che in gran parte è contenuta all’interno delle curve di riferimento ed in generale si esprime con ben determinate caratteristiche. Ad esempio, se la strumentazione utilizzata lo permette, all’ interno dello spettro del rumore di fondo è sempre riconoscibile un picco spettrale intorno a 0.2 Hz generato dal segnale che si propaga a partire dai fondali marini al di sotto delle tempeste marine; oppure è caratterizzato da una risalita delle ampiezze con l’aumentare della frequenza al di sopra di 1 Hz se il sito è vicino a centri urbani e/o aree industriali. Quindi, risulta importante valutare quanto una stazione sismica sia disturbata rispetto agli obiettivi del monitoraggio sismico, confrontando le ampiezze spettrali dei segnali dei terremoti con quelle delle sorgenti di rumore sismico. Questa valutazione permette di definire quanto una stazione sismica risulta rumorosa e se è in grado di rilevare i segnali di eventi sismici. Inoltre, disponendo della strumentazione adeguata e all’avanguardia, è importante che tale strumentazione stia funzionando correttamente in modo da poterne sfruttare appieno le prestazioni. Individuando le anomalie e la loro periodicità all’interno del rumore di fondo medio di un sito, è possibile ipotizzare ed individuare guasti della strumentazione, malfunzionamenti e/o elementi che indicano possibili miglioramenti nelle configurazioni di installazione degli strumenti. Produrre un’analisi spettrale continua, il calcolo delle statistiche dei livelli di disturbo e l’archiviazione in un Database (DB) su centinaia di canali sismici sono operazioni che richiedono buone risorse di calcolo e strumenti software adeguati per permettere rapide analisi e per gestire la mole di dati prodotta. In questo rapporto è descritto il test di installazione e funzionamento eseguito con licenza di prova per verificare le potenzialità e le nuove opzioni di analisi del programma SQLX. Inoltre vengono mostrati alcuni esempi di consultazione dei risultati per descrivere come sfruttare SQLX per ipotizzare l’origine di alcune anomalie del segnale

Campagna di Misure Sismiche nella conca Subequana

A seguito del terremoto del 6 aprile 2009 che ha colpito la città de L’Aquila e la valle dell’Aterno, la Sezione di Milano-Pavia dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV-MIPV) ha intrapreso una serie di attività strumentali che hanno riguardato l’installazione di stazioni sismiche temporanee e misure di noise sismico ambientale. INGV-MIPV è intervenuta sia durante le fasi di emergenza nei giorni seguenti il sisma, sia durante successive indagini utili a studi di microzonazione per la caratterizzazione sismica dei territori colpiti dal terremoto [Ameri et al., 2009]. Gli studi di effetti locali in alcuni paesi colpiti dal sisma e gli studi di sismotettonica in corso nell’area abruzzese hanno condotto alcune ricerche di INGV-MIPV a concentrarsi nella conca Subequana, bacino sedimentario a sud della media valle dell’Aterno. In tale area sono presenti piccoli centri urbani, dotati di centri storici antichi che hanno subito gravi danni all’edificato pur essendo già a notevole distanza dall’area epicentrale del sisma del 6 Aprile 2009 (circa 50 Km). Come indicato nel rapporto macrosismico redatto congiuntamente da INGV e il Dipartimento di Protezione Civile Nazionale [Galli e Camassi, 2009], i centri abitati della conca Subequana Castelvecchio Subequo, Goriano Sicoli e Castel di Ieri hanno subito un danno rispettivamente di grado 7.0, 7.0 e 6.5 della scala MCS. Castelvecchio Subequo è stato indicato nel rapporto macrosismico tra i paesi con possibili effetti di sito. Utilizzando strumentazione mobile è stata realizzata una campagna di misure di noise sismico ambientale che ha coperto l’area del bacino sedimentario della conca Subequana e l’abitato di Castelvecchio Subequo. Le misure effettuate sulla superficie del bacino sedimentario sono utili per indagare la risposta 1D del bacino, attraverso la tecnica di Nakamura [Nakamura, 1989] e per stimare la profondità del substrato roccioso. Inoltre, la serie di misure all’interno del centro storico di Castelvecchio Subequo può essere utilizzata per indagare alcuni aspetti della risposta sismica locale dovuti alla morfologia sulla quale è costruito il centro urbano. Una micro rete di monitoraggio di terremoti, composta da tre stazioni, è stata installata per ottenere ulteriori informazioni sulla risposta sismica locale del centro urbano, applicando le tecniche d’analisi con stazione di riferimento

The April 6, 2009, Mw 6.3, L'Aquila sequence: weak-motion and strong-motion data recorded by the RAIS temporary stations

The aim of this study is the sharing of waveforms recorded by several Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) temporary stations (managed by the Milan-Pavia section; INGV MI-PV). These stations were installed after the April 6, 2009, Mw 6.3, L'Aquila earthquake (central Italy). The work synthesizes the activities conducted in the field by the INGV MI-PV working group over the three months following the mainshock. The field activities were developed in four different phases that were defined according to their time periods. Starting from April 7, 2009, for the first phase, the temporary stations were installed in correspondence with the more damaged areas. The scope was to record the strongest aftershocks in the days that followed the mainshock. In this phase, the stations were composed of a six-component acquisition system that was coupled with both a weak-motion and a strong-motion sensor. After the first month, the last three phases of installation investigated the seismic responses of sites located in the epicentral area, involving villages within a radius of about 20 km from the epicenter of the April 6 mainshock. In this way, over four specific time-period phases, the stations were installed in sites with different lithological and geomorphological conditions. The instruments worked from April 7 to July 14, 2009; in this period, 9,155 aftershocks (134,262 accelerometric waveforms and 133,242 velocimetric waveforms), with ML ≤5.3 were recorded. This study describes the dataset of these earthquake waveforms recorded with both velocity and acceleration transducers. Selected waveforms are available through ftp://ftp.mi.ingv.it/download/RAIS-TS_rel01/, with their corresponding information concerning instrumental characteristics, installation sites, and earthquakes recorded

ISMD, a Web Portal for Real-Time Processing and Dissemination of INGV Strong-Motion Data

In Italy, strong-motion monitoring started in the early 1970s, when the Rete Accelerometrica Nazionale (RAN, the Italian National Strong Motion Network; http://www.protezionecivile. gov.it/jcms/it/ran.wp;seeData and Resources for a complete listing of all websites listed in this article) was designed and installed by the Agenzia Nazionale per le NuoveTecnologie, l’Energia e lo Sviluppo Economico Sostenibile (ENEA) and ENEL (an Italian power company). The aim was to evaluate the seismic risk in connection with the construction of nuclear power plants. Since 1997, the RAN (Gorini et al.,2010) has been run by the Dipartimento della Protezione Civile (DPC). At present, the RAN includes about 500 digital strong-motion stations. The contribution of the Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) to Italian strong-motion monitoring started some years later. Through the 2004–2006 agreement between the INGV and the DPC (Strong-Motion Stations Project), the INGV began the phase of strong-motion monitoring (Augliera et al., 2010, 2011). Since 2006, a complete renewal of the (velocimetric) Rete Sismica Nazionale (RSN; Amato and Mele, 2008) was made by installing accelerometers to sites where broadband RSN velocimeters were already present. Altogether, the current∼150 high-dynamics digital strong-motion stations that cover the Italian territory constitute the INGV strong-motion network. The first channel chosen by the INGV to disseminate the recorded waveforms was through the European Integrated Data Archive (EIDA;http://eida.rm.ingv.it/;http://www.orfeus -eu.org/eida/eida.html), a web portal devoted to seismic data exchange that was developed in the framework of the Network of Research Infrastructures for European Seismology (NERIES) European project (www.neries-eu.org, Networking Activity 3 [NA3]). Since 2008, the INGV raw signals have been downloadable in the Standard for the Exchange of Earthquake Data (SEED) format from the continuous data archive of the INGV National Earthquake Centre (Centro Nazionale Terremoti, CNT). However, the EIDA web portal is devoted in particular to expert end users, and it provides raw data without further information about the waveform metadata and recording sites, which is fundamental for engineering purposes. The recorded RAN strong-motion data from 1972 to 2007 have been available to the scientific community only through specific data requests to the DPC. This changed in 2007, when the RAN data were also disseminated online through the ITalian ACcelerometric Archive (ITACA; Pacor et al., 2011), a static databank that arose in the framework of the S6 Seismological Project (Luzi et al., 2008), with the aim of periodically (usually every 1 year) distributing highquality corrected (i.e., manually processed by expert operators) data to the scientific community. Now, in the last release of ITACA version 2.0 (http://itaca.mi.ingv.it), users can find the RAN strong-motion corrected data up to the end of 2013. Even if the periodic publication of an updated version of ITACA provides new data for the scientific community, within the time span of two subsequent versions, significant earthquakes generally shake the Italian territory. Increasing demands for strong-motion data come from the scientific community soon after an important earthquake, in particular, and the INGV needed to homogeneously organize and disseminate the strongmotion data recorded by its own stations through a new dedicated channel. This motivated the co-operation of several INGV Working Groups to design and develop INGV Strong-Motion Data (ISMD), the first Italian real-time strong-motion web portal. The main scope of the ISMD is real-time archiving, processing, and distribution of strong-motion data recorded by the INGV and partner networks, complete with all of the necessary side information to correctly use the published data. In particular, the automatic system on which the new web portal is based can do the following: 1. check the quality of the raw accelerograms recorded by the INGV strong-motion network; 2. archive and process the data in real time to provide rapid estimations of the main strong-motion parameters of an earthquake; 3. disseminate high-quality strong-motion waveforms and related metadata in real time; 4. collect and distribute all of the available information about the recording sites (i.e., geological, morphological, geophysical); 5. check, update, and homogenize the information related to the INGV strong-motion stations currently installed throughout the entire Italian territory (e.g., coordinates, instrumentation); and 6. within minutes after an earthquake occurs, publish on the website (http://ismd.mi.ingv.it/) a real-time report of the event (e.g., event and waveform metadata, seismic response of recording sites, comparisons between observed and predicted data), jointly providing the binary–Seismic Analysis Code (SAC) uncorrected data (i.e., the raw SEED signals, converted into a new data format), the American Standard Code for Information Interchange (ASCII) corrected accelerograms (i.e., binary-SAC converted into ASCII format, and then processed), as well as the velocity and displacement time series and the related response spectra. The beta version of the ISMD was published during the May–June 2012 ML 5.9 Emilia (northern Italy) seismic sequence. At present it has archived about 23,500 three- component strong-motion records from∼360 Italian events that occurred from 1 January 2012 to the present update of 15 April 2014 with an ML≥3:0Published863-8774T. Sismologia, geofisica e geologia per l'ingegneria sismicaJCR Journa

Urban Seismic Networks, Structural Health and Cultural Heritage Monitoring: The National Earthquakes Observatory (INGV, Italy) Experience

A multiscale approach to the monitoring of earthquakes and their effects can represent an effective tool for the reduction of seismic risk. Devoted monitoring networks are essential to cope with the seismic emergency in urban areas, to assess the damage scenarios, which are useful for the preservation of the strategic functions and services and to improve the community resilience to earthquakes. The National Earthquake Observatory, Italian Institute for Geophysics and Volcanology (ONT-INGV, Italy), has been recently involved in several projects devoted to the reduction of seismic risk by means of the implementation of urban-scale and building-scale monitoring networks. Such systems represent a necessary support for the well-established national seismic network. All these approaches (country, urban, and building scale) could be framed within of a unique system in which each part holds different tasks, with the common final objective of the earthquake risk reduction. In this paper different approaches, experiences and potential capabilities on urban seismic networks, structural health and cultural heritage monitoring implemented in Italy by the ONT-INGV will be presented, with the ultimate goal of achieving an effective integrated multi-scale system.PublishedArticle 1271IT. Reti di monitoraggio e sorveglianzaN/A or not JC

The Alto Tiberina Near Fault Observatory (northern Apennines, Italy)

The availability of multidisciplinary and high-resolution data is a fundamental requirement to understand the physics of earthquakes and faulting. We present the Alto Tiberina Near Fault Observatory (TABOO), a research infrastructure devoted to studying preparatory processes, slow and fast deformation along a fault system located in the upper Tiber Valley (northern Apennines), dominated by a 60 km long low-angle normal fault (Alto Tiberina, ATF) active since the Quaternary. TABOO consists of 50 permanent seismic stations covering an area of 120 × 120 km2. The surface seismic stations are equipped with 3-components seismometers, one third of them hosting accelerometers. We instrumented three shallow (250 m) boreholes with seismometers, creating a 3-dimensional antenna for studying micro-earthquakes sources (detection threshold is ML 0.5) and detecting transient signals. 24 of these sites are equipped with continuous geodetic GPS, forming two transects across the fault system. Geochemical and electromagnetic stations have been also deployed in the study area. In 36 months TABOO recorded 19,422 events with ML ≤ 3.8 corresponding to 23.36e-04 events per day per squared kilometres; one of the highest seismicity rate value observed in Italy. Seismicity distribution images the geometry of the ATF and its antithetic/synthetic structures located in the hanging-wall. TABOO can allow us to understand the seismogenic potential of the ATF and therefore contribute to the seismic hazard assessment of the area. The collected information on the geometry and deformation style of the fault will be used to elaborate ground shaking scenarios adopting diverse slip distributions and rupture directivity models.PublishedS03275T. Sismologia, geofisica e geologia per l'ingegneria sismicaJCR Journa

Il terremoto del 23 dicembre 2008 nell'Appennino Reggiano-Parmense: l'intervento della Re.Mo. (Rete Sismica Mobile stand-alone)

Il 23 dicembre 2008 un terremoto di magnitudo (ML) 5.2 ha interessato l’area pede-appenninica fra le provincie di Reggio Emilia e Parma. L’evento sismico, avvertito da gran parte della popolazione dell’Italia centro-settentrionale, è stato localizzato dall’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) ad una profondità ipocentrale di circa 23 km tra i comuni di Vetto, Canossa e Neviano degli Arduini (Lat. 44.544N e Lon. 10.345E). La scossa principale è stata preceduta di 6 minuti da un evento di ML 3.4 e seguita nelle ore e nei giorni successivi da numerose repliche alcune delle quali hanno superato la soglia di magnitudo 31. A parte il comprensibile effetto sulla popolazione, che dopo l'evento sismico si è in molti casi riversata nelle strade, sono stati registrati danni moderati distribuiti in una zona piuttosto ampia delle provincie di Parma, Reggio Emilia e Modena. Il rilievo diretto degli effetti macrosismici effettuato dal gruppo QUEST2 nei giorni immediatamente successivi all'evento "ha evidenziato situazioni di danneggiamento sporadico, distribuito su un’area abbastanza ampia. Si tratta in genere di caduta di comignoli, slittamento di tegole, crepe sui muri, talvolta passanti, e fessurazioni negli intonaci. Raramente crollo di vecchie murature. Prevalentemente il danneggiamento è limitato all’edilizia monumentale (chiese, castelli, palazzi comunali, ecc.) e a situazioni di generale degrado preesistente, sia sull’edilizia monumentale stessa (in particolare numerose chiese di campagna, utilizzate di rado) che su quella ad uso abitativo” [Ercolani et al., 2009]. A poche ore dal mainshock personale afferente alla Rete Sismica Mobile (RSM) del Centro Nazionale Terremoti (CNT), in sinergia con i colleghi della Sezione Milano–Pavia, ha installato alcune stazioni sismiche ad integrazione della Rete Sismica Nazionale (RSN) dell’INGV già presente nell’area con l’obiettivo di acquisire dati di maggiore qualità e dettaglio in modo tale da poter studiare le sorgenti sismiche, l’evoluzione spazio-temporale della sequenza e caratterizzare attraverso la micro sismicità, le strutture di faglia attivate. L’acquisizione del segnale sismico è continuata per circa 2 mesi fornendo dati in continuo per circa 15Gb. Tale dataset è oggi disponibile integrato nel sistema di archiviazione e gestione dei dati prodotti dalla RSN dell’INGV [Moretti et al., 2010c] e distribuito nel formato standard internazionale SEED (Standard for the Exchange of Earthquake Data) attraverso il portale EIDA3. In questo lavoro, dopo una breve descrizione sismologica dell’area, vengono presentati i dettagli tecnici dell’intervento e le specifiche relative all’archiviazione e distribuzione dei dati.Istituto Nazionale di Geofisica e VulcanologiaPublished1.1. TTC - Monitoraggio sismico del territorio nazionaleope

Il terremoto del 23 dicembre 2008 nell'Appennino Reggiano-Parmense: l'intervento della Re.Mo. (Rete Sismica Mobile stand-alone)

Il 23 dicembre 2008 un terremoto di magnitudo (ML) 5.2 ha interessato l’area pede-appenninica fra le provincie di Reggio Emilia e Parma. L’evento sismico, avvertito da gran parte della popolazione dell’Italia centro-settentrionale, è stato localizzato dall’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) ad una profondità ipocentrale di circa 23 km tra i comuni di Vetto, Canossa e Neviano degli Arduini (Lat. 44.544N e Lon. 10.345E). La scossa principale è stata preceduta di 6 minuti da un evento di ML 3.4 e seguita nelle ore e nei giorni successivi da numerose repliche alcune delle quali hanno superato la soglia di magnitudo 31. A parte il comprensibile effetto sulla popolazione, che dopo l'evento sismico si è in molti casi riversata nelle strade, sono stati registrati danni moderati distribuiti in una zona piuttosto ampia delle provincie di Parma, Reggio Emilia e Modena. Il rilievo diretto degli effetti macrosismici effettuato dal gruppo QUEST2 nei giorni immediatamente successivi all'evento "ha evidenziato situazioni di danneggiamento sporadico, distribuito su un’area abbastanza ampia. Si tratta in genere di caduta di comignoli, slittamento di tegole, crepe sui muri, talvolta passanti, e fessurazioni negli intonaci. Raramente crollo di vecchie murature. Prevalentemente il danneggiamento è limitato all’edilizia monumentale (chiese, castelli, palazzi comunali, ecc.) e a situazioni di generale degrado preesistente, sia sull’edilizia monumentale stessa (in particolare numerose chiese di campagna, utilizzate di rado) che su quella ad uso abitativo” [Ercolani et al., 2009]. A poche ore dal mainshock personale afferente alla Rete Sismica Mobile (RSM) del Centro Nazionale Terremoti (CNT), in sinergia con i colleghi della Sezione Milano–Pavia, ha installato alcune stazioni sismiche ad integrazione della Rete Sismica Nazionale (RSN) dell’INGV già presente nell’area con l’obiettivo di acquisire dati di maggiore qualità e dettaglio in modo tale da poter studiare le sorgenti sismiche, l’evoluzione spazio-temporale della sequenza e caratterizzare attraverso la micro sismicità, le strutture di faglia attivate. L’acquisizione del segnale sismico è continuata per circa 2 mesi fornendo dati in continuo per circa 15Gb. Tale dataset è oggi disponibile integrato nel sistema di archiviazione e gestione dei dati prodotti dalla RSN dell’INGV [Moretti et al., 2010c] e distribuito nel formato standard internazionale SEED (Standard for the Exchange of Earthquake Data) attraverso il portale EIDA3. In questo lavoro, dopo una breve descrizione sismologica dell’area, vengono presentati i dettagli tecnici dell’intervento e le specifiche relative all’archiviazione e distribuzione dei dati