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UNIVERSITA DEGLI STUDI DI PERUGIA Facoltà di
Scienze della Formazione Corso di Laurea in
Protezione Civile ed Aiuti Umanitari
TSUNAMI ED URAGANI FENOMENOLOGIA FISICA E
CONSEGUENZE AMBIENTALI
Relatore Prof.ssa Stefania Magliani
Laureando Ing. Antonino IARIA
Anno Accademico 2006-2007
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Argomenti Trattati

• STRUTTURA DELLA TERRA
• MOTI DEL MARE
• MAREMOTI/TSUNAMI
• URAGANI
• CONCLUSIONI

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Struttura base della Terra
La parte superiore della terra si considera
suddivisa in due strati con differenti proprietà
deformative

• Litosfera strato superiore rigido spesso circa
  100km sotto i continenti e circa 50km sotto gli
  oceani, costituito dalla crosta e dalla parte
  sottostante rigida del mantello
• Superiore
• Astenosfera si estende sino a 700 km di
  profondità, caratterizzata da rocce meno fragili,
  cioè deformabili può deformarsi in modo plastico.

Litosfera
Astenosfera
La Litosfera, relativamente fredda, risulta
fragile e può quindi fratturarsi dando luogo ai
terremoti.
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(No Transcript)
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Terremoti - Origini

• Sono vibrazioni naturali del suolo provocate
  dalla improvvisa rottura di un equilibrio
  energetico interno e possono essere di natura
• Vulcanica
• Da crollo
• Da esplosione
• Tettonica (i più comuni e spesso i più violenti
  si producono quando le masse rocciose si
  fratturano improvvisamente in zone sottoposte a
  forti tensioni, dovute ad elevate forze
  geologiche interne spesso si verificano in
  corrispondenza di faglie)
• Il movimento DINAMICO, è rappresentato dalle onde
  irradiate dal terremoto quando avviene la
  frattura, indice dellenergia messa in gioco dal
  movimento delle placche tettoniche e dissipata
  sotto forma di ONDE SISMICHE (di norma , fino al
  10 del totale)

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Moti del mare

• I parametri significativi necessari per spiegare
  il comportamento
• degli oceani sono di natura
• CHIMICA
• TERMODINAMICA
• FISICA
• Le leggi che regolano i loro rapporti, utili per
  costruire un modello fisico-matematico di tale
  comportamento sono dunque
• CHIMICA
• TERMODINAMICA
• IDRODINAMICA

NB. Una trattazione esauriente dal punto di vista
analitico non è opportuna. Si presentano soltanto
gli strumenti analitico-matematici di base.
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Equazioni dellIdrodinamica
Equazione di Stato
nell ipotesi di densità costante (plausibile per
lo stato liquido)
Equazione di Continuità
esprime la conservazione della massa nel campo di
moto vettoriale
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Equazioni dellIdrodinamica
Equazione della Dinamica
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• esprime la conservazione della Quantità di Moto
• è qui resa in termini di forza per unità di
  massa, e si possono
• notare i 5 contributi fondamentali alla
  variazione del moto
• Campo di pressione
• Attrito (A è la componente del tensore degli
  sforzi lungo z)
• Laccelerazione di Coriolis
• Il campo di gravità terrestre
• La forza astronomica di marea (forze di massa
  proprie)

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Equazioni dellIdrodinamica
Equazione dellEnergia
esprime la conservazione dellEnergia e lega fra
loro le proprietà termodinamiche. Dato che il
moto è incomprimibile (densità costante), tale
equazione risulta nel sistema disaccoppiata alle
altre, per cui non è necessaria a descrivere il
CAMPO DI MOTO dellOceano, nelle ipotesi
precedentemente indicate.
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Classificazione delle Onde

• Onde gravitazionali la gravità contrasta gli
  impulsi del vento
• e della pressione atmosferica. Il moto ha periodi
  compresi fra
• 1 e 30 secondi
• Onde Infragravitazionali con periodo fra 0,5 e 5
  minuti, generate dal vento o dalla pressione o da
  interazioni fra onde gravitazionali di diverso
  periodo
• Onde a lungo periodo rientrano in questa
  categoria le onde generate dagli TSUNAMI
• Onde di marea a periodo semidiurno e diurno
• Onde transmareali comprendono le fluttuazioni
  del livello del mare originate da fattori
  climatici ed ambientali

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Tsunami (onda sulla costa)

• Il fenomeno dello tsunami consiste in una serie
  di onde anomale a lungo periodo che si propagano
  attraverso l'oceano
• CAUSE
• Derivano da movimenti del fondo del mare,
  normalmente provocati da forti terremoti
  sottomarini
• Possono anche essere generate da eruzioni
  vulcaniche e da grosse frane sottomarine
• CONSEGUENZE
• abbattendosi sulla costa queste onde sono capaci
  di distruggere gli edifici
• le correnti generate dall'acqua, dell'ordine di
  10-20 m/s, possono facilmente trasportare massi
  di parecchie tonnellate
• l'inondazione può interessare tratti di costa di
  migliaia di km

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Caratteristiche Tsunami

• Capacità di propagarsi su distanze di migliaia di
  km senza attenuarsi
• Velocità dei fronti donda (V) può arrivare a
  500-700Km/h
• ? compresa fra 10 e 100 Km
• Periodo di oscillazione (?) compreso fra 5 e 60
  minuti
• Altezza (A) da qualche cm al metro in mare
  aperto
• (per questo motivo le onde di tsunami che si
  propagano in mare aperto non sono percepibili dai
  marinai a bordo delle navi)
• Quando le onde di tsunami raggiungono le acque
  poco profonde dei litorali, rallentano la loro
  velocità di propagazione ma aumentano di altezza,
  superando anche i 20 metri

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Il moto ondoso
Traiettorie circolari delle particelle dacqua
Le onde generate dal vento vanno e vengono senza
inondare zone a quote più alte
Traiettoria rettilinea delle particelle dacqua
Le onde di Tsunami penetrano nella terraferma
come un muro dacqua
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Tsunami Sri Lanka
Il terremoto del 26/12/2004 (stella gialla in
figura) è un evento superficiale di tipo
compressivo, avvenuto al largo della costa
nord-occidentale di Sumatra, all'interfaccia tra
la placca Indiana e quella di Burma.
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Teoria
A partire dalla deformazione del fondo del mare,
indotta dal terremoto, è stata calcolata la
propagazione delle onde di tsunami generate. La
figura mostra le massime altezze raggiunte
dall'onda. Risulta evidente dalla simulazione che
le coste dello Sri Lanka e della Thailandia sono
quelle maggiormente colpite dallo tsunami
Il video mostra la propagazione delle onde di
tsunami generate dal terremoto dell'Indonesia del
26 dicembre 2004. Il colore rosso rappresenta la
cresta delle onde (elevazioni positive), il
colore verde il ventre (elevazioni negative).
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Uragani - Origini
Il nome Uragano sta quindi ad indicare i Cicloni
Tropicali che si formano nell'Oceano Atlantico,
che colpiscono il Nord-Centro America, il Golfo
del Messico ed i Caraibi. Il nome Tifone è usato
per denominare tutti i Cicloni Tropicali che si
formano nell'Oceano Pacifico, settore Nord-Ovest.
Infatti nel settore Nord-Est vengono ancora
chiamati Uragani, la linea di demarcazione
corrisponde più o meno a quella di cambio
data. Nell'Oceano Indiano vengono chiamati
semplicemente Cicloni, e sono tra quelli più
pericolosi al mondo, in quanto possono colpire le
vulnerabili terre dell'India nella zona del
Bangladesh.
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Descrizione

• Un Ciclone Tropicale appare come fosse una
  densissima circolazione depressionaria costituita
  da un anello compatto di nubi ben distinguibile,
  e che circonda locchio (centro di rotazione del
  Ciclone molto ben definito e sgombro da nubi)
  anche per centinaia di km di diametro.
• Il Ciclone Tropicale vive esclusivamente sul
  mare tropicale (quindi a superficie calda),
  mentre una volta che locchio raggiunge la costa,
  svanisce rapidamente e il più delle volte diventa
  un sistema extra-tropicale nel giro di 24-36 ore,
  portando piogge abbondanti e vento a raffiche
  nelle zone interne non costiere.
• Nei Cicloni Tropicali (o TC), gli agenti
  responsabili primari sono
• il Cumulonembo, la nube a forte sviluppo
  verticale. Anche nel TC svolge un ruolo
  fondamentale, caratterizzandone proprio il fatto
  che la tempesta sia Tropicale o
  Extratropicale
• La circolazione a livello del mare (detta al
  suolo) che prende il nome tecnico di LLCC (Low
  Level Circulation Center)

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Low Level Circulation Center
Si può parlare di LLCC soltanto sui mari
tropicali, cioè le fasce di mare comprese tra
lEquatore e i Tropici nei rispettivi emisferi.
In queste zone, infatti, domina il campo delle
Alte Pressioni Tropicali con correnti in quota e
al suolo debolmente orientali (fascia delle
correnti orientali Tropicali). Lenergia sotto
forma di calore, trattenuta al suolo dalle
correnti discendenti delle alte pressioni,
raggiunge valori molto elevati dato il forte
riscaldamento delle acque superficiali degli
oceani. La soglia di temperatura a rischio (per
le acque superficiali, naturalmente) per la
formazione di un Uragano è 26C. Oltre questa
temperatura, i moti ascensionali possono creare
delle microfratture nelle alte pressioni
Tropicali scatenando fenomeni temporaleschi di
calore.
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Condizioni di sviluppo
La LLCC non è normalmente visibile dal satellite
(se non in casi eccezionali, come quello nella
foto) nelle sue fasi iniziali, perché non produce
alcun effetto è solamente una circolazione
daria che si è venuta a creare al di sotto
dellalta pressione tropicale, creando così una
microcrisi lenta ma perdurante, perché alimentata
dagli Alisei.
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Caratteristiche

• Lalta pressione in quota risucchia laria
  dallalto verso il basso per cui, se si
  sviluppando delle microcrisi, si possono creare
  delle zone di divergenza in quota, che
  letteralmente sono dei punti da cui laria dilaga
  con estrema facilità negli strati adiacenti
  provenendo dal basso è questa creatura la
  traccia inconfondibile della presenza di un TC.
• A questo punto dello sviluppo, la convezione ha
  perdurato per più di 12 ore di fila, ed è il
  segnale che fa scattare lallarme nei centri
  preposti alla gestione degli stati di emergenza
  per il possibile evolversi di un TC.
• Il sistema acquista le caratteristiche di
  autoalimentato, cioè abbiamo
• LLCC una circolazioni di venti al suolo (il
  sistema libera calore latente dalla superficie
  del mare)
• Convezione continua e, a tratti, molto intensa al
  di sopra della LLCC (il sistema cede il calore
  nellalta troposfera, il resto si trasforma in
  energia)

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Caratteristiche
La circolazione al suolo inizia a potenziarsi
richiamando aria molto calda e umidissima dalla
superficie del calmo mare tropicale ed il sistema
cresce rapidamente. Quando la velocità del
vento supera i 119 km/h siamo in presenza di un
Uragano, Tifone o Ciclone, a seconda del
mare dove ci si trova. La velocità del vento è
causata dalla convezione, cioè dalla risalita di
aria calda allinterno dei cumulonembi permanenti
attorno al centro del sistema. Ad un certo
punto della sua crescita, il TC inizia ad
evidenziare nel suo centro di rotazione (asse) un
ben delineato occhio, cioè unarea circolare (o
quasi) completamente sgombra da nubi. Quando la
forza di rotazione del TC raggiunge il limite di
aderenza delle nubi attorno allasse di
rotazione, queste si separano per forza
centrifuga. Allinterno si viene a creare una
zona di pressione ancora più bassa.
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Caratteristiche
Attorno allocchio si forma un anello di
cumulonembi (chiamato in gergo eye-wall)
densissimo. Nonostante la pressione sia molto
bassa, cè una tenue corrente discendente
(anticiclonica) che mantiene locchio sgombro da
nubi. Notare anche che una parte dellaria calda
risucchiata dalleye-wall ricade nellocchio
mantenendolo sgombro da nubi.
Lintera struttura è tanto potente quanto
delicata infatti, una volta raggiunta la costa,
a causa delle deviazioni delle correnti
introdotte da una superficie non piatta, locchio
perde le sue caratteristiche e il TC inizia a
degenerare, diventando il più delle volte un
sistema frontale Extratropicale.
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Conclusioni

• Linsieme di stazioni sismiche distribuite su di
  una determinata area, collegate in tempo reale
  attraverso sistemi di teletrasmissione dei dati
  ad un unico centro di raccolta, costituisce una
  RETE SISMICA dalla quale, una volta stabilita la
  posizione approssimata dellepicentro del sisma,
  partono le informative sullaccaduto, che devono
  essere il più possibile tempestive
• Se il terremoto è sottomarino, e di una certa
  importanza, il warning riguarda il possibile
  sviluppo, e quindi una utile previsione, di onde
  anomale (tsunami)
• Il rilevamento satellitare può coadiuvare le
  attività di previsione ed è utile soprattutto
  nella valutazione dei mutamenti dovuti ai
  fenomeni sia di origine marina, sia di origine
  meteorologica
• Attualmente è possibile effettuare un costante e
  continuo monitoraggio dellevoluzione
  atmosferica, ma non se ne può controllare né
  prevedere, con sufficiente grado di precisione
  nel medio e lungo periodo, levoluzione (effetto
  farfalla dovuto alla non linearità dei modelli)
• I mutamenti climatici che vengono monitorati
  negli ultimi anni, portando alla progressiva
  tropicalizzazione (dal punto di vista climatico)
  di zone continentali, determinano una possibile
  maggiore incidenza, soprattutto in prospettiva
  futura, di fenomeni di natura tropicale in tali
  aree.

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Grazie per lattenzione