Entrando più nel dettaglio rispetto a questo modulo possiamo affermare che vanno considerati tre differenti aspetti:
• l’individuazione del luogo dove potrebbero avvenire eventi catastrofici • la frequenza con la quale potrebbero avvenire
• la forza dell’evento catastrofico
In primis bisogna quindi individuare e circoscrivere una zona sulla quale si potrebbe abbattere l’evento catastrofico. Per i terremoti devono essere acquisite misurazioni fisiche del territorio quali la profondità, l’estensione e l’ampiezza delle faglie o la
composizione della crosta terrestre, essenziale per comprendere con quale grado i movimenti tellurici si attenuano all’aumentare della distanza dall’epicentro sismico. Grossi terremoti possono danneggiare imponenti aree territoriali. Anche se l’epicentro del terremoto e lontano da una città o dal luogo che si sta considerando se il suolo sul quale la scossa si propaga è “soffice”, il terremoto può provocare ingenti danni anche a chilometri di distanza. Questo è quello che è avvenuto nel 1985 in Messico dove un terremoto con epicentro nel pacifico, a più di 400 chilometri da Città del Messico, a fatto registrare danni ingenti alle strutture abitative e oltre 20000 morti.
Le ricerche di carattere geologico sono dunque fondamentali per la stima delle possibili perdite sia economiche che naturalmente umane. In questo caso è possibile utilizzare anche alcuni dati storici perché possono aiutare a identificare al meglio le faglie. In alcuni casi i geologi si servono addirittura di dati paleosismici (preistorici) ricavabili dallo studio delle formazioni geologiche. Questi dati devono essere comunque integrati con misurazioni più recenti.
I moderni modelli catastrofali permettono di simulare terremoti dove si sono verificati in passato proprio grazie all’introduzione dei dati provenienti dalle misurazioni geologiche descritte in precedenza inserite all’interno dei modelli. I sismologi hanno usato questa tecnica per sviluppare la mappa di pericolosità sismica degli Stati Uniti che viene utilizzata nell’International Building Code ed è stata realizzata dall’ International
Code Council.
Per quello che concerne gli uragani, come per i terremoti, alcune zone saranno più soggette di altre. I cicloni tropicali generalmente per potersi formare, hanno bisogno di una vasta zona oceanica con acque calde; condizioni che ritroviamo soprattutto tra i 5 e i 20 gradi di latitudine. Per comprendere quale possa essere la potenza di questi straordinari cicloni, basta ricordare che i loro venti possono sfiorare i 120 Km/h. Il percorso che essi seguono e le zone sulle quali si abbattono aiutano a comprendere e quantificare la distribuzione degli uragani e a costruire simulazioni dei cicloni futuri attraverso modelli che utilizzano metodo scientifico e probabilistico. Questi modelli sono quindi in grado, con la dovuta approssimazione, di rispondere a domande quali:
“se l’uragano si trova adesso nella posizione A quale è la probabilità che questo si possa spostare verso la zona B, piuttosto che verso quella C o D?”.30
Si possono poi generare delle mappe, così come descritto per i terremoti, che evidenzino su un territorio anche molto vasto, come ad esempio quello americano o indiano, il numero e la potenza degli uragani che si sono abbattuti in quei luoghi in passato. Queste mappe sono un ulteriore aiuto per la compagnia di assicurazione per cercare di predire dove i futuri uragani potrebbero essere più violenti o dove in genere questi perdono la loro forza.
I dati sono dunque fondamentali nella nostra analisi in quanto l’assicurazione ricaverà elementi utili per stimare le probabilità del disastro oltre ad altre informazioni, come: la posizione, il percorso o l’intensità dei cicloni, che serviranno successivamente a quantificare il prezzo della polizza. Questi, in realtà, sono solo alcuni dei parametri che vengono considerati per definire il premio assicurativo e dovranno essere successivamente integrati.
Oltre alla localizzazione degli eventi catastrofici, per la compagnia è essenziale conoscere la frequenza di accadimento di questi disastri. La probabilità annuale che possa avvenire un evento catastrofico è l’aspetto più critico e incerto che si cerca di stimare con i modelli all’interno del modulo hazard. Questa valutazione è così importante perché da essa derivano le stime relative al danno e alla possibile perdita annuale per la compagnia. E’ indubbio come anche i dati per stimare la frequenza dell’evento debbano derivare da studi fisici e del territorio. Ad esempio studi sui terremoti di San Francisco suggeriscono che, con una cadenza di circa 150 anni, questa zona viene colpita da un terremoto molto violento. Usando un modello è stato possibile capire che il tasso di accadimento annuo stimato, sui 150 considerati in precedenza per la faglia di San Francisco, dà una probabilità del 6,5% che un terremoto si abbatta nei successivi 10 anni.
Generalmente si studiano la magnitudo e la frequenza di accadimento dei terremoti combinando l’analisi dei così detti terremoti caratteristici con una distribuzione
30 Cfr. Brinkmann, W. (1975). Hurricane Hazard in the United States: A Research Assessment.
Monograph #NSF-RA-E-75-007, Program on Technology, Environment and Man, Institute of Behavioral Sciences, University of Colorado, Boulder, Colorado.
chiamata di Gutemberg-Richter. Le falde, che si muovono con intervalli regolari e generano sismi di potenza simile tra di loro, sono definiti terremoti caratteristici. Il concetto di terremoto caratteristico è utile per capire quale possa essere l’accumulo di tensione nella faglia e il suo successivo rilascio. Per quello che riguarda la distribuzione di Gutemberg-Richter, questa è una funzione che mette in relazioni diversi parametri.
Log (N) = a-bM
La relazione può essere disegnata in un grafico (Figura 10) come una retta dove sull’asse delle ordinate troviamo il logaritmo della frequenza annuale cumulata e sull’asse delle ascisse la magnitudo.
• M1 ed M2 sono il valore minimo e il valore massimo della mignitudo;
• a è il tasso di accadimento di un terremoto con una magnitudo maggiore o uguale ad una magnitudo presa come riferimento;
• b è la pendenza della retta cioè, il tasso al quale il logaritmo della frequenza annuale cumulata di un terremoto diminuisce all’aumentare della magnitudo.
Ovviamente in questo frangente è fondamentale la scelta che viene fatta della massima magnitudo. Infatti l’aumento di una sola unità di magnitudo corrisponde ad un aumento della forza del terremoto pari a 12 volte.
Log della frequenza annuale cumulata
M1 M2
a
Pendenza b
Magnitudo (M)
Per quel che concerne gli uragani, la frequenza dipende in larga misura da clima che si trova nella regione considerate. Come anticipato, per formarsi i cicloni hanno bisogno di acque generalmente calde (intorno ai 25°c) e l’assenza di venti che cambino in maniera apprezzabile direzione o intensità. In genere gli uragani non sono presenti all’equatore per via dell’assenza della forza di Coriolis, necessaria perché l’uragani si formino con la loro classica forma a spirale. Il periodo più propenso per la formazione dei cicloni va da agosto a settembre per l’emisfero nord del pianeta e da gennaio a febbraio per quello sud.
L’ultimo parametro da considerare nel modulo che abbiamo individuato con il nome di hazard e la forza dell’evento catastrofico. I parametri per descrivere la forza degli uragani sono la pressione barometrica (essenziale per capire la velocità dei venti), la rapidità di spostamento, l’angolo con il quale soffia il vento e quello con cui il ciclone si abbatte al suolo.
Il modello genera una simulazione includendo variabili che possono influenzare o diminuire la forza dell’uragano. Importante in questa sede è, ad esempio, considerare la presenza di palazzi o di alberi che possono smorzare la velocità del vento e quindi la potenza del ciclone. I modelli poi usano “coefficienti di frizione” per ogni località per ottenere una stima dell’asperità del terreno. Infatti più ruvido e duro è il terreno più la velocità del vento si attenua rapidamente.31
I terremoti invece si formano a seguito della rottura di una faglia. Questa crea delle onde che si propagano nel terreno scuotendo la superficie terrestre. Il danno alle strutture dipende dall’ampiezza e dalla frequenza delle onde che si generano dalla spaccatura, dal modo in cui si spacca la faglia e da altri elementi geologici che possono influenzare il propagarsi delle onde come ad esempio il materiale presente sotto la superficie dei palazzi soggetti al terremoto.
31
Neumann, C.J. (1972). An alternate to the HURRAN tropical cyclone forecast system. NOAA Tech. Memo. NWS SR-62, 24 pp.
I modelli catastrofali riescono a simulare la propagazione delle onde con funzioni che usano come variabili la frequenza delle onde, la magnitudo del sisma e la distanza dall’epicentro. L’ampiezza delle onde ad alta frequenza decade più rapidamente rispetto quella che si sviluppa nelle onde a bassa frequenza. Il grado di decadimento delle onde è funzione dei materiali all’interno dei quali queste si propagano e quindi varia da regione a regione. Terremoti con la stessa magnitudo ma formazione e caratteristiche di propagazione delle onde differenti danno origine a danni molto diversi tra di loro.