L'analisi poromeccanica stocastica prevede una probabilità significativa di superamento per il terremoto Mw 5.5 di Pohang (Corea del Sud) del 2017

Perché un terremoto provocato dall'uomo è importante

Nel 2017 un terremoto di magnitudo 5.5 scosse la città di Pohang, in Corea del Sud, danneggiando edifici e sorprendendo gli scienziati perché fu collegato a un progetto di energia geotermica anziché a uno spostamento naturale di faglia. Capire come attività umane come l'iniezione profonda di fluidi possano innescare scosse così forti è cruciale se vogliamo espandere le energie a basse emissioni di carbonio senza mettere a rischio le comunità vicine. Questo studio utilizza un approccio basato sulla fisica e guidato dalla probabilità per porre una domanda semplice ma dalle grandi implicazioni: date le informazioni (e le incertezze) sulle rocce e sugli stati di sforzo sotterranei, quanto era probabile che si verificasse un terremoto grande quanto quello di Pohang?

Come i progetti energetici possono risvegliare faglie nascoste

I Sistemi Geotermici Avanzati producono calore iniettando acqua ad alta pressione in profondità per aprire fratture esistenti e migliorare la circolazione dell'acqua. A Pohang questa iniezione è avvenuta in rocce granitiche a circa 4,2 chilometri di profondità, vicino a una faglia preesistente che non affiorava in superficie. Quando l'acqua pressurizzata entra nelle rocce, aumenta la pressione nei pori microscopici tra i granuli minerali e modifica lievemente il modo in cui la massa rocciosa sopporta gli sforzi. Questi spostamenti sottili possono ridurre la resistenza al taglio su una faglia, permettendole di scivolare. A Pohang diverse linee di evidenza mostrano che il sisma principale è avvenuto vicino al pozzo d'iniezione, lungo un piano di faglia maturo la cui orientazione precisa e stato di sforzo erano, e rimangono, scarsamente vincolati.

Trasformare l'incertezza in una previsione di probabilità

La maggior parte delle analisi precedenti sul terremoto di Pohang ha cercato di ricostruire un unico «miglior» modello sotterraneo, assumendo che la faglia fosse già estremamente vicina al collasso, tale per cui anche piccole variazioni di sforzo potessero innescarla. Ma misure di campo e dati sismici suggeriscono che questa faglia fosse più stabile rispetto a quell'immagine semplificata. Invece di puntare su uno scenario, gli autori trattano proprietà sotterranee chiave — come direzione e intensità degli sforzi, angolo della faglia e attrito della superficie di faglia — come grandezze incerte. Usano quindi una tecnica detta simulazione Monte Carlo: vengono generate migliaia di versioni leggermente diverse, ma fisicamente plausibili, del sottosuolo e per ognuna si calcola come si diffonde la pressione dei fluidi, come rispondono meccanicamente le rocce e se la faglia scivolerebbe, e di quanto.

Simulare la risposta delle faglie all'iniezione

Per mantenere gestibile dal punto di vista computazionale questo grande numero di prove, il team usa formule analitiche, invece di pesanti modelli numerici, per descrivere come l'iniezione innalza la pressione dei pori attorno al pozzo e come quel cambiamento si riflette nel campo di sforzo circostante. Esplorano due modi realistici in cui la faglia potrebbe muoversi, entrambi con una combinazione obliqua di scorrimento verticale e orizzontale. Nel caso base, con proprietà medie delle rocce e degli sforzi, la faglia rimane effettivamente stabile nonostante l'iniezione — in palese contrasto con il terremoto reale. Quando permettono ai parametri incerti di variare all'interno di intervalli supportati da misure e test di laboratorio, alcune realizzazioni producono solo scosse minime, non rilevabili, mentre altre generano eventi molto più grandi. Convertendo l'estensione dell'area di faglia che scivola in ciascuna realizzazione in una magnitudo sismica, costruiscono una distribuzione di probabilità completa dei possibili esiti.

Quanto era probabile il terremoto di Pohang?

Le simulazioni mostrano che, nelle condizioni rilevanti per Pohang, il più grande terremoto indotto possibile potrebbe in linea di principio avvicinarsi alla magnitudo 7, ma eventi del genere sono molto improbabili. Più significativo è invece il valore stimato della probabilità di superare certe magnitudo. Per terremoti delle dimensioni dell'evento reale del 2017 (Mw 5.5), il modello prevede una probabilità di superamento tra circa il 7% e il 15%, a seconda del modello di scorrimento assunto. Questo intervallo corrisponde strettamente alla probabilità inferita in modo indipendente dalla sequenza osservata di scosse minori nel sito. L'analisi rivela anche un collegamento chiaro tra quanto una faglia fosse vicina al collasso prima dell'iniezione e la grandezza del terremoto che segue. A Pohang, una volta che il «margine di sicurezza» iniziale della faglia scende al di sotto di circa 0,1–0,2 megapascal, anche disturbi poromeccanici modesti possono farla precipitare in una rottura dannosa.

Cosa significa questo per i futuri progetti geo‑energetici

Per un lettore non specialista, il messaggio principale è che il terremoto di Pohang non è stato un incidente casuale né un esito inevitabile dello sviluppo geotermico, ma un rischio quantificabile che dipende da quanto sono critiche le condizioni di sforzo delle faglie vicine e da quanto ne sappiamo. Questo studio mostra che combinando modelli basati sulla fisica con un'analisi sistematica delle incertezze è possibile stimare in anticipo la probabilità che l'iniezione inneschi scosse di una certa entità. Avverte che faglie già vicine al collasso possono produrre terremoti dannosi a partire da cambiamenti di pressione relativamente piccoli e suggerisce che i tradizionali sistemi a “semaforo”, basati solo sul monitoraggio di piccoli eventi, potrebbero non essere sufficienti. Invece, una caratterizzazione accurata del sito e una valutazione del rischio adattiva e informata da modelli — del tipo dimostrato qui — saranno essenziali se vogliamo utilizzare le risorse profonde in modo sicuro e responsabile.

Citazione: Wu, H., Vilarrasa, V., Parisio, F. et al. Stochastic poromechanical analysis forecasts a notable exceedance probability for the 2017 Pohang, South Korea, M_w 5.5 earthquake. Commun Earth Environ 7, 236 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03268-7

Parole chiave: sismicità indotta, energia geotermica, stabilità delle faglie, iniezione di fluidi, rischio sismico