Il segno del vento e manifestazioni atmosferiche nei terremoti: un’osservazione personale

di  Enrico Ganz

Un terremoto di magnitudo 4,3 sulla scala Richter si è manifestato in data 15 gennaio 2019 alle ore 00:03:57 10 Km a Sud-Est di Ravenna in prossimità della costa a una profondità di 21 Km (latitudine 44.35; longitudine 12.29). I dati sono acquisibili nel sito INGV Centro Nazionale Terremoti.

In occasione di questo sisma mi è stato possibile osservare un’interessante fenomeno:  il manifestarsi di tre forti, isolate, raffiche di vento. Ne ho udito il caratteristico soffio, accompagnato da un rumore di scuotimento su una saracinesca della mia abitazione rivolta a Nord. Le raffiche si sono succedute nell’arco di pochi secondi (non più di dieci secondi) e ciascuna è durata circa 1-2 secondi. L’ultima raffica ha avuto termine circa venti secondi prima di percepire la lieve scossa sismica ondulatoria. Il rumore è stato simile a quello prodotto dalle tipiche raffiche del vento di bora, ma preceduto e seguito da un’assoluta quiete nell’aria. Ho avuto conferma del fenomeno da un conoscente da me interpellato, che ha avvertito nella stessa ora una forte raffica di vento in un paese situato a circa venti chilometri da Mestre. E’ escludibile che il rumore avvertito fosse stato prodotto dalle onde sonore generate dal terremoto. Infatti, un’onda acustica non può anticipare un’onda sismica, avendo una velocità di propagazione inferiore. Volendo, per curiosità, avere un’idea sulla velocità di un’onda sismica superficiale, si può considerare che la scossa è stata da me avvertita a Mestre alle ore 00:04:44, mentre nell’epicentro il terremoto è stato registrato alle ore 00:03:57. Assumendo una distanza di 115 Km in linea d’aria tra l’epicentro e la città di Mestre, la velocità dell’onda sismica è stata quindi, molto approssimativamente, di 2,4 Km/s. Si tratta di una misurazione molto approssimativa, che considera orologi non sincronizzati esattamente e una distanza approssimativa, ma che fornisce un adeguato orientamento sull’ordine di velocità delle onde sismiche superficiali. La loro velocità è quindi superiore alla velocità del suono. Anche per questo motivo è un fatto certo che il rumore da me udito fosse in relazione con raffiche di vento. Inoltre, è ragionevole ipotizzare che queste tre isolate raffiche siano in relazione causale con l’evento sismico, nonostante che in quelle ore tra gli eventi metereologici contemporanei al terremoto sia attestabile la presenza di forti folate di vento nel settore Nord della provincia di Belluno.

Il manifestarsi di raffiche di vento è noto tra i possibili eventi naturali associati a un terremoto. Una ricerca in Internet consente di trovare alcune testimonianze su raffiche di vento avvertite prima di forti scosse di terremoto. E’ interessante osservare che nell’esperienza qui riportata il vento si è infranto su una superficie esposta a Nord; quindi non poteva che provenire da Nord, Nord-Est o Nord-Ovest, mentre l’epicentro era posto a Sud di Mestre. Questa osservazione è coerente con l’ipotesi  di uno spostamento d’aria, generato da un calo pressorio nell’aria sovrastante l’epicentro. E’ noto che tale riduzione pressoria si manifesta quando una componente dell’energia sismica si trasferisce dalla crosta terrestre alla troposfera, determinando un sollevamento della massa d’aria gravante sull’epicentro (8). Le raffiche di vento sono una sorta di “risucchio” di aria in conseguenza di questo focale calo pressorio. Il fatto che un’area geografica posta a Nord di Mestre, la provincia di Belluno, fosse percorsa da intense folate di vento provenienti da Nord, è di un certo interesse: particolari eventi metereologici coesistenti al terremoto, che si manifestano a significativa distanza spaziale dall’epicentro, potrebbero concorrere al manifestarsi di folate di vento non solo in corrispondenza dell’epicentro, ma anche a decine di chilometri di distanza.

Terremoti e temperatura

Percepita la scossa, ho controllato la temperatura esterna su un termometro Technoline a contatto con la parete Nord dell’abitazione. La temperatura risultava pari a 9°C, corrispondente di regola a una temperatura superiore di 4°C a quella registrabile fuori città in campo aperto nelle ore notturne. La temperatura rilevabile in data 15/1 a mezzanotte nei pressi di Venezia era quindi di circa 5°C. La temperatura era superiore di 3,5°C rispetto a 24 ore prima. Alle ore 6.00 del 15/1 la temperatura esterna è risultata superiore di 3,3°C rispetto alla misurazione effettuata 24 ore prima. Alle ore 23.00 del 15/1 la temperatura era calata a 6,7 °C (2,7 °C in campo aperto) e alle ore 6.00 del giorno seguente era 3,6 °C (circa -0,5°C in campo aperto). Questi ultimi due valori erano molto prossimi ai valori da me registrati nei giorni precedenti l’evento sismico, che quindi si è verificato in coincidenza di un picco termico registrato a una distanza di circa 115 Km dall’epicentro.

Consultando il registro del sito ILMETEO.IT è stato possibile notare che tra il giorno 13/1 e il giorno 14/1 a Ravenna si è verificato un significativo aumento della temperatura massima, mentre nello stesso intervallo di tempo la temperatura minima è aumentata da -3°C a -1 °C. Un più significativo aumento della temperatura minima è osservabile tra il giorno 16 e il giorno 17 gennaio (da -2 °C a +5 °C).  In fig. 1 sono riportati i valori di temperatura massima in gradi Celsius registrati nella prima metà di gennaio a Ravenna e in alcune altre località italiane; in fig. 2 sono riportati i corrispondenti valori di temperatura minima. Un’elevazione della temperatura nei giorni precedenti l’evento sismico è osservabile anche a Vienna, una località in cui i fenomeni meteorologici non dovrebbero avere alcuna relazione causale con il sisma, distando da Ravenna 530 Km in linea d’aria (Fig. 3).

 

 

 

 

 

 

 

Nella cultura popolare è diffusa opinione che un’elevazione della temperatura ambientale possa essere un fattore causale per un terremoto, pur essendo chiaro che i terremoti possono verificarsi in mesi invernali. Infatti, in giornate insolitamente “calde” si sono verificati eventi sismici di intensità tale da rimanere nella memoria collettiva. In realtà, le evidenze scientifiche non confermano questa visione: escursioni termiche nella troposfera non sono di entità tale da potersi trasmettere nella profondità della crosta terrestre, per produrvi qualche effetto. Tuttavia, l’idea di una correlazione tra temperatura atmosferica superficiale e terremoti è corretta. Vi può essere un ruolo causale di eventi pre-sismici nell’indurre un innalzamento della temperatura superficiale dell’aria. Nel 1986 Mil’kis notò che la temperatura media mensile nell’anno in cui si verificava un determinato terremoto di elevata intensità in Asia centrale era più elevata rispetto a quella registrabile in un intervallo di decine di anni; questa osservazione riguardò quattordici eventi sismici (5). Inoltre, è stato osservato che circa dieci giorni prima di intensi eventi sismici (M = > 6) vi è un’elevazione della temperatura dell’aria di superficie, che raggiunge il picco alcuni giorni prima dell’evento. A questo fenomeno corrisponde un’elevazione dell’emissione di radon, verosimilmente in conseguenza di microfratture nelle rocce sotterranee. Gas quali CO, CO2, CH4 sarebbero importanti vettori del radon verso la superficie terrestre (2). La conseguenza della penetrazione del radon nell’atmosfera è una ionizzazione dell’aria. Gli ioni attraggono molecole di acqua: più di cento molecole di acqua possono attaccarsi a un singolo ione (4). Questo processo di condensazione implica la cessione di calore (800-900 cal/g), precedentemente fornito dal Sole e immagazzinato nel vapore acqueo in forma di calore latente di evaporazione (4). Di conseguenza, la temperatura dell’aria aumenta, mentre l’umidità può scendere a valori insolitamente bassi (2,5). Per esempio, nel caso del terremoto avvenuto presso la baia di California in data 4 aprile 2010, la temperatura superficiale dell’aria raggiunse un picco quattro giorni prima dell’evento sismico (1). Nel caso dei terremoti verificatisi in Emilia in data 20 maggio 2012 alle ore 2.03 (M 5,9) e in data 29 maggio 2012 alle ore 7.00 (M 5,8), il picco della temperatura superficiale dell’aria fu osservato rispettivamente 8 e 5 giorni prima dell’evento sismico. La possibile interferenza di fattori climatici è stata esclusa, sottraendo la temperatura media calcolata sulle temperature registrate in Maggio nei tre decenni precedenti i due eventi sismici. Inoltre, è stato possibile escludere il contributo dell’energia solare diurna, grazie agli orari notturni in cui si verificarono i due eventi sismici (7).

Un’altra modalità per lo studio della dinamica termica peri-sismica consiste nel confrontare il valore della radiazione terrestre ad onda lunga (OLR, ) prima, durante e dopo il terremoto. Il rilevamento di questo tipo di radiazione necessita di satelliti. E’ una radiazione nello spettro dell’infrarosso (10-12 µm) ed è controllata tramite la temperatura della Terra, dell’atmosfera, del vapore atmosferico e delle nuvole. Essa ha raggiunto un picco alcuni giorni prima del terremoto di Taiwan (M 5,7), verificatosi in data 12/2/2005, e di Sumatra (M 9), verificatosi in data 26/12/2004. Il picco è stato osservato 4 giorni prima del terremoto a Van in Turchia ((M 7,3) nel 2011, 10 giorni prima del terremoto nel mar Egeo presso la Grecia (M 6,9) nel 2014 e 2 giorni prima del terremoto in California (M 6,0) nel 2014 (3).

L’aumento di temperatura da me evidenziato potrebbe essersi verificato casualmente in concomitanza del terremoto; per un migliore orientamento non ho personalmente la possibilità di valutare parametri atmosferici quali le variazioni della radiazione terrestre ad onda lunga (OLR; ongoing longwave radiation), il flusso di calore superficiale latente (SLHF; surface latent heat flux) e la temperatura media giornaliera nel mese di gennaio, calcolata nell’arco di decenni.

In conclusione, i dati qui riportati non sono sufficienti per stabilire se l’elevazione della temperatura sia correlata al terremoto. Inoltre, si deve considerare che un’elevazione della temperatura superficiale dell’aria è usualmente descritta in occasione di intensi terremoto (M = > 6), mentre nel caso di terremoti di minore intensità modeste variazioni della temperatura sono difficilmente correlabili con rapporto di causa – effetto all’evento sismico. L’elevazione della temperatura osservata in questo caso è comunque un rilievo che presenta un certo fascino; è un rilievo che potrebbe essere meglio approfondito in sede più competente, ma che comunque ci ha stimolato e fornito occasione nel considerare le attuali conoscenze sui rapporti tra i terremoti e determinati stati fisici dell’ambiente.

Terremoti e pressione atmosferica

Se consideriamo la curva temporale della pressione atmosferica (misurata in HPa) nei giorni precedenti il terremoto di Ravenna (Fig. 4), si può osservare che si verificarono due importanti cali pressori, che raggiunsero il culmine 4 giorni e  alcune ore prima dell’evento sismico. Il primo calo pressorio iniziò gradualmente 10 giorni prima del sisma e iniziò a “precipitare” 7 giorni prima del sisma; il secondo calo pressorio iniziò 3 giorni prima del sisma, raggiungendo l’acme alcune ore prima. In figura 5 si può osservare che nella prima metà di gennaio 2019 le variazioni di pressione atmosferica (in HPa) registrate in varie località italiane furono simili a quelle di Ravenna.

Se consideriamo il lavoro di Jing e al, un analogo fenomeno si manifestò in occasione del terremoto nella contea di Wenchuan in Cina (M 8.0) in data 12 Maggio 2008. In quell’occasione si osservarono due significativi cali pressori 10 e 5 giorni prima dell’evento sismico. Il primo calo iniziò 14 giorni prima del sisma, il secondo iniziò 7 giorni prima. Tra il 14° giorno e il 7° giorno precedente il sisma si osservò un aumento pressorio, come pure dal 5° giorno al 2° giorno, sicchè il sisma si verificò successivamente a queste variazioni pressorie.

Anche in occasione del terremoto nella contea di Tonghai in Cina (M 7.7) nel 1970 e nella città cinese di Tangshan (M 7,8) nel 1976 sono state evidenziate simili curve pressorie (2).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Quale significato dare al doppio calo pressorio prima del sisma di Ravenna? Difficile fornire una risposta. Tuttavia, questo riscontro presenta un indubbio fascino, considerando l’osservazione di Jin e al. E’ stato ipotizzato che significative variazioni della pressione atmosferica possano essere un importante fattore concausale di un terremoto: la cosiddetta “goccia che fa traboccare il vaso”.

Conclusioni

In conclusione di queste osservazioni, il fenomeno delle raffiche di vento in concomitanza di un terremoto è un affascinante fenomeno, ma, come tutti i fenomeni che accompagnano un terremoto, non è utile per la predizione dell’evento. Infatti, è un fenomeno aspecifico, incostante, sincrono con l’evento sismico sopra l’epicentro, non chiaramente percepibile all’interno delle abitazioni.

Anche l’elevazione della temperatura atmosferica superficiale e particolari variazioni della pressione atmosferica non hanno, perlomeno al giorno d’oggi, una significativa rilevanza pratica per la predizione di un terremoto, ma sono rilievi che presentano comunque un indubbio interesse scientifico.

La particolarità e l’interesse dell’esperienza riportata in questo scritto consiste nell’aver rilevato a una distanza di oltre 100 Km dall’epicentro di un terremoto isolate e transitorie raffiche di vento alcuni secondi prima che vi giungessero le onde sismiche superficiali. Può aver contribuito al fenomeno il particolare stato fisico dell’ambiente circostante, ovvero un elevato gradiente pressorio tra l’epicentro (Ravenna) e un’area geografica (provincia di Belluno) percorsa da venti locali con direzione verso l’epicentro, generati da un indipendente evento meteorologico.

In conclusione, la nostra visione sulla sismogenesi non può che considerare l’intimo dialogo tra le parti del nostro pianeta, un dialogo che avviene tra terra, acqua, atmosfera e campi magnetici. E, pur non disponendo di sofisticati strumenti, ciascuno di noi può cogliere un barlume di queste interazioni, “ascoltando” l’ambiente nel corso o poco prima di un evento sismico.

Bibliografia

1. Jie Y., Guangmeng G. Preliminary analysis of thermal anomalies before the 2010 Baja California M7,2 earthquake. Atmosfera 26 (2013).
2. Jing F., Shen X.H., Kang C.L., Xiong P. Variations of multi-parameter observations in atmosphere related to earthquake. Nat Hazards Earth Syst Sci 13, 27-33, 2013.
3. Ouzounov D., Pulinets S., Kafatos M., Taylor P. (2017) Thermal radiation anomalies associated with major earthquakes. NASA Technical Report 20170008528.
4. Pulinet S.A. Natural radioactivity, earthquakes, and ionosphere. EOS, 88 (2007) 217-224.
5. Pulinet S.A., Dunajecka M.A. Specific variations of air temperature and relative humidity around the time of Michoacan earthquake M8.1 Sept. 19, 1985 as a possible indicator of interaction between tectonic plates. Tectonophysics, 431, 221-230, 2007.
6. Pulinet S.A., Ouzounov D, Karelin A.V., Boyarchuk K.A., Pokhmelnykh L.A.. The physical nature of the thermal anomalies observed before strong earthquackes. Physics and Chemistry of the earth 31 (2006) 143-153.
7. Qin K., Wu L.X., De Sanctis A, Cianchini G. Preliminary analysis of surface temperature anomalies that preceded the two major Emilia 2012 earthquakes (Italy). Annals of Geophysics, 55, 4, 2012.
8. P. Ernani. Fenomenologia meteorologica dei terremoti. MeteoGiornale, 12/9/2016. https://www.meteogiornale.it/notizia/44733-1-fenomenologia-meteorologica-dei-terremoti

Note

I dati di pressione atmosferica sono stati tratti dal sito woitalia.it (Italia Retrospettiva Meteo, Sicilia Retrospettiva Meteo).

I dati di temperatura sono stati tratti dal sito accuweather.com e dal sito ILMETEO.IT.