ETD

• accelerazione di picco al suolo
• accelerazione spettrale
• analisi spaziale
• catalogo parametrico dei terremoti italiani
• confronto multidimensionale tra modelli
• ESHM20
• ground motion prediction equations
• hazard
• modelli di attenuazione
• modelli di pericolosità sismica
• MPS04
• MPS19
• peak ground acceleration
• Pericolosità sismica
• PGA
• Probabilistic seismic hazard
• SA
• seismic hazard models
• seismic risk
• seismicity rates
• spectral acceleration
• tassi di sismicità

Seismic hazard assessment provides the scientific basis for seismic design, spatial planning, and risk management in areas prone to seismic phenomena. Three probabilistic seismic hazard models are currently available for Italy, developed in different periods and based on only partially comparable methodological approaches: the 2004 national reference model, which still forms the basis of technical construction regulations; its update released in 2019, which has not yet been implemented at the regulatory level; and a European model, released in 2020 as part of an international collaboration and integrated into the latest version of the Eurocode dedicated to earthquake-resistant design. This work aims to systematically compare the estimates produced by these models across the entire national territory, with the aim of quantifying their divergences, understanding their methodological causes and overcoming the traditional comparative approach, generally based only on the comparison between maps referring to a single combination of spectral parameter and return period. To this end, a harmonized dataset of over three thousand points distributed across the country was constructed, divided into three geographical macro-areas –northern, central, and southern– through the spatial integration, conducted with geographical analysis tools, of the calculation grids specific to the three models. Dispersion analyses, absolute and normalized difference calculations, and recurrence analyses were conducted on the peak ground acceleration and spectral acceleration values for different spectral periods and excess probabilities. The comparison was also extended to seismic occurrence rates, derived from two different versions of the Parametric Catalogue of Italian Earthquakes, and to ground motion attenuation models adopted in hazard models, evaluated using a platform dedicated to the comparative calculation of shaking forecasts. The results obtained show that the divergences between the models are not random, but rather systematic and reproducible, and that their magnitude depends markedly on the geographical portion analyzed, the spectral parameter considered and, above all, the return period: the differences in fact grow as the probability of surplus decreases, being maximum for the rarest scenarios, the latter being of greater importance for structures of significant strategic importance. The comparison between the two Italian models highlights a small gap consistent with the nature of continuous methodological updating; the comparison with the European model, however, reveals differences of greater magnitude and spatial variability. The work demonstrates how a multidimensional (5D) structure of hazard data, jointly integrating geographic, spectral and probabilistic projection, allows detecting patterns otherwise invisible to a comparison conducted for single maps, such as geographic inversions as the spectral parameter varies. The result is a methodological contribution related to the following comparison between seismic hazard models, which complements and outperforms conventional tools, while offering a documented basis useful for guiding future updates to the study of seismic hazard in Italy.

La valutazione della pericolosità sismica costituisce la base scientifica per la progettazione antisismica, la pianificazione territoriale e la gestione del rischio nelle aree soggette a fenomeni sismici. Per il territorio italiano sono attualmente disponibili tre modelli probabilistici di pericolosità sismica, sviluppati in periodi differenti e fondati su impostazioni metodologiche solo parzialmente comparabili: il modello nazionale di riferimento del 2004, tuttora alla base della normativa tecnica per le costruzioni; il suo aggiornamento rilasciato nel 2019, non ancora recepito a livello normativo; e un modello europeo, rilasciato nel 2020 nell'ambito di una collaborazione internazionale e integrato nella più recente versione dell'Eurocodice dedicato alla progettazione antisismica. Il presente lavoro si propone di confrontare sistematicamente le stime prodotte da tali modelli sull'intero territorio nazionale, con l'obiettivo di quantificarne le divergenze, comprenderne le cause metodologiche e superare l'approccio comparativo tradizionale, generalmente basato sul solo confronto tra mappe riferite a un'unica combinazione di parametro spettrale e periodo di ritorno. A tal fine è stato costruito un dataset armonizzato di oltre tremila punti distribuiti sul territorio nazionale, ripartito in tre macroaree geografiche – settentrionale, centrale e meridionale – mediante l'integrazione spaziale, condotta con strumenti di analisi geografica, delle griglie di calcolo proprie dei tre modelli. Sui valori di accelerazione di picco al suolo e di accelerazione spettrale, per diversi periodi spettrali e probabilità di eccedenza, sono state condotte analisi di dispersione, calcoli delle differenze assolute e normalizzate, analisi delle ricorrenze. Il confronto è stato inoltre esteso ai tassi di occorrenza sismica, derivati da due diverse versioni del Catalogo Parametrico dei Terremoti Italiani, e ai modelli di attenuazione del moto del suolo adottati nei modelli di pericolosità, valutati mediante una piattaforma dedicata al calcolo comparativo delle previsioni di scuotimento. I risultati ottenuti mostrano che le divergenze tra i modelli non sono casuali, bensì sistematiche e riproducibili, e che la loro entità dipende in modo marcato dalla porzione geografica analizzata, dal parametro spettrale considerato e, soprattutto, dal periodo di ritorno: le differenze crescono infatti al diminuire della probabilità di eccedenza, risultando massime per gli scenari più rari, questi ultimi di maggior rilievo per le strutture di una significativa importanza strategica. Il confronto tra i due modelli italiani evidenzia uno scarto contenuto e coerente con la natura di aggiornamento metodologico continuativo; il confronto con il modello europeo restituisce invece differenze di maggiore entità e variabilità spaziale. Il lavoro dimostra come una struttura multidimensionale (5D) dei dati di pericolosità, che integri congiuntamente la proiezione geografica, spettrale e probabilistica, consenta di rilevare pattern altrimenti invisibili a un confronto condotto per singole mappe, quali inversioni geografiche al variare del parametro spettrale. Ne deriva un contributo metodologico attinente al seguente confronto tra modelli di pericolosità sismica, che integra e supera gli strumenti convenzionali, offrendo al contempo una base documentata utile a orientare i futuri aggiornamenti dello studio della pericolosità sismica del territorio italiano.