Evoluzione spaziotemporale delle deformazioni crostali prima di terremoti distruttivi usando GNSS

Osservare la crosta che «respira» prima di un sisma

Immaginate se potessimo vedere la crosta terrestre che si contrae e si rilassa lentamente negli anni prima di un grande terremoto, come un medico che controlla i parametri vitali di un paziente. Questo studio si interroga se i cambiamenti sottili nella forma del terreno—misurati con il posizionamento satellitare—possano rivelare schemi di allerta affidabili prima di terremoti distruttivi come l’evento del 2024 nella Penisola di Noto, in Giappone. Trasformando misure a lungo termine simili al GPS in mappe di come la crosta si allunga e si comprime, gli autori esplorano se i terremoti lasciano firme premonitrici nella superficie prima di manifestarsi.

Come piccoli spostamenti rivelano stress nascosto

I moderni satelliti di navigazione permettono agli scienziati di localizzare stazioni al suolo con precisione di pochi millimetri. Il Giappone ha costruito una delle reti più dense al mondo, chiamata GEONET, con oltre mille stazioni del Global Navigation Satellite System (GNSS) distribuite nel paese. Invece di limitarsi a seguire i movimenti di ogni singola stazione, questo studio osserva come si muovono gruppi di stazioni fra loro. Collegando stazioni vicine in maglie triangolari e applicando un metodo usato dagli ingegneri per ponti e edifici, il team converte le variazioni giornaliere di posizione in «deformazioni crostali» — misure di quanto la superficie terrestre si stia allungando, comprimendo o sforzando in taglio.

Uno sguardo ravvicinato al terremoto della Penisola di Noto

I ricercatori si sono concentrati su tre terremoti giapponesi distruttivi dell’ultimo decennio, con particolare attenzione al terremoto di magnitudo 7,5 che ha colpito la Penisola di Noto il 1° gennaio 2024. Attorno all’epicentro hanno costruito una rete di triangoli che collegava le stazioni GEONET e hanno tracciato l’evoluzione della deformazione giorno per giorno per circa 13 anni precedenti all’evento. Gli spostamenti ordinari del suolo—quanto si è mosso ciascuna stazione verso est, ovest, nord, sud o in verticale—apparivano in gran parte lisci e non significativi. Anche quando l’attività sismica locale è aumentata dopo la fine del 2020, le curve di spostamento fornivano pochi segni che una grande rottura fosse imminente.

Indizi negli allargamenti e nelle compressioni

La deformazione raccontava una storia molto diversa. Il team si è concentrato su un tipo particolare di deformazione noto come dilatazione, che descrive quanto l’area superficiale si sta espandendo o contraendo. A partire circa da dicembre 2020, regioni triangolari vicine al futuro epicentro di Noto hanno mostrato un cambiamento lento e persistente della dilatazione durato diversi anni. Alcune aree si sono espanse in modo costante, altre si sono contratte, formando un pattern spaziale distinto che si rafforzava più vicino alla futura faglia. Adattando rette a queste tendenze pluriennali, i ricercatori hanno trovato che le regioni con i maggiori cambiamenti di dilatazione coincidevano con l’area di rottura successiva e corrispondevano approssimativamente al pattern finale di deformazione osservato durante il sisma. Ciò suggerisce che la posizione e la dimensione complessiva del terremoto imminente fossero codificate nel campo di deformazione in evoluzione.

Fruscii a breve termine prima della rottura

Oltre alla lenta tendenza di fondo, gli autori hanno esaminato quanto il segnale di dilatazione diventasse «rumoroso» nel tempo. Hanno confrontato il valore di ciascun giorno con una media mobile settimanale e seguito l’entità delle deviazioni. Per anni, queste fluttuazioni si sono comportate in modo abbastanza regolare e stagionale, con un comportamento leggermente più vivace in estate. Ma nel 2023, l’anno precedente al sisma di Noto, le deviazioni sono cresciute in modo insolitamente ampio intorno a due eventi chiave: un foreshock di magnitudo 6,5 a maggio e la scossa principale di magnitudo 7,5 nel giorno di Capodanno. Nelle settimane precedenti entrambi i terremoti, la dispersione della dilatazione è aumentata ben oltre il suo intervallo statistico a lungo termine, specialmente negli elementi più vicini all’epicentro, suggerendo un «vibrare» a breve termine della crosta mentre si avvicinava al cedimento.

Indizi da altri disastri recenti

Per verificare se Noto fosse un caso unico, lo studio ha confrontato la storia di deformazione di Noto con quella di altri due eventi distruttivi: i terremoti di Kumamoto del 2016 e di Iburi orientale (Hokkaido) del 2018. Ognuno è avvenuto in un contesto tettonico e a una profondità diversa, eppure tutti hanno mostrato un accumulo pluriennale specifico di dilatazione vicino alla successiva zona di rottura. La durata e lo stile dell’aumento graduale sembravano scalare con la magnitudo del terremoto, suggerendo che eventi maggiori potrebbero essere preceduti da episodi più lunghi di deformazione lenta. Le differenze tra regioni che hanno ospitato o meno grandi terremoti hanno ulteriormente rafforzato l’idea che questi schemi non siano solo rumore di fondo.

Cosa potrebbe significare per gli allarmi futuri

Per i non specialisti, il punto chiave è che il territorio in Giappone non si è semplicemente spezzato senza avvertimento quando è avvenuto il terremoto della Penisola di Noto. Piuttosto, la crosta in quell’area sembra essersi deformata lentamente in modo distintivo per diversi anni, e le sue fluttuazioni quotidiane sono diventate insolitamente agitate nelle settimane precedenti agli scossoni più forti. Pur non essendo una ricetta per previsioni a breve termine puntuali, ciò suggerisce che il monitoraggio attento della deformazione crostale—in particolare della dilatazione—su ampie regioni potrebbe aiutare a identificare dove i grandi terremoti stanno diventando più probabili, quanto potrebbero essere grandi e forse quando la crosta entra in una finestra di rischio più elevato. Lo studio sostiene che con reti GNSS dense e analisi raffinate delle deformazioni, la sismologia potrebbe avvicinarsi a strumenti pratici di allerta precoce basati sul modo in cui la superficie terrestre «respira» silenziosamente prima di rompersi.

Citazione: Kamiyama, M., Mikami, A., Sawada, Y. et al. Spatiotemporal evolution of crustal strains preceding destructive earthquakes using GNSS. Sci Rep 16, 9708 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-38681-7

Parole chiave: precursori dei terremoti, monitoraggio GNSS, deformazione crostale, terremoto della Penisola di Noto, deformazione a scorrimento lento