In Giappone e dintorni, si verifica un decimo dei terremoti del mondo. Come mediamente c’è un terremoto M7 ogni anno in Giappone, abbiamo sofferto frequenti disastri sismici anche dai tempi antichi. La prima compilazione della storia dei disastri naturali (Sugawara 892) fu fatta da Michizane Sugawara, che era il talentuoso funzionario del governo nell’antico sistema statutario del Giappone. Egli classificò tutti i contenuti cronologici dei sei libri di storia della nazione sotto varie voci, come il disastro naturale, i costumi, il buddismo e il codice penale. Nella sua compilazione, 23 terremoti distruttivi furono inclusi tra i 632 terremoti avvertiti in qualche punto del Giappone per il periodo dal 416 d.C. all’887 d.C.
Quando il governo moderno giapponese iniziò nel 1868, molti insegnanti stranieri furono invitati in Giappone, soprattutto a Tokyo (Fig. 1). Era inevitabile che l’alta sismicità intorno a Tokyo, dove un terremoto avvertito si verifica almeno una volta ogni pochi mesi, rendesse gli scienziati stranieri invitati interessati ai terremoti. Dopo un moderato terremoto distruttivo, che fu chiamato terremoto di Yokohama (M5.8), avvenuto vicino a Tokyo nel 1880, la prima società accademica al mondo per la ricerca sui terremoti, la Seismological Society of Japan (SSJ), fu fondata a Tokyo dalla guida di John Milne, che venne ad insegnare tecnologia mineraria dalla Gran Bretagna, ma divenne un sismologo in Giappone. Il primo presidente della società fu Ichizo Hattori , che scrisse il primo articolo moderno sulla sismologia storica ancora prima che la società fosse fondata (Hattori 1878).
Nomi di luoghi in Giappone e dintorni. Città, distretti e altri luoghi sono indicati in questo documento
Nel 1891, il terremoto di Nobi (M8.0) ha distrutto le strutture all’avanguardia di quel tempo, come gli edifici in mattoni e i ponti ferroviari intorno a Nagoya. Grazie allo sforzo di Dairoku Kikuchi e altri, il Comitato di Investigazione sui Terremoti fu creato nel 1892, e lo studio dei terremoti storici fu specificato nel secondo dei 18 punti elencati negli affari del comitato.
Dal diciannovesimo secolo, la ricerca moderna sulla sismologia storica è stata continuata in Giappone. La Società di Studi Storici sui Terremoti è stata fondata nel 1984, e ora ospita più di 300 membri e pubblica la rivista scientifica una volta all’anno. Qui passiamo brevemente in rassegna la storia della sismologia storica giapponese e i risultati attuali.
Prima del terremoto di Kanto del 1923
Il primo articolo moderno di sismologia storica (Hattori 1878) fu ispirato dalla discussione dell’autore con Heinrich Edmund Naumann, che era un geologo tedesco. Poiché Hattori fu educato come samurai nel primo periodo moderno, e poi ottenne il Bachelor of Science al Rutgers College negli Stati Uniti, non solo poteva leggere fluentemente i documenti storici originali, ma anche fare analisi rudimentali. Ha elencato 149 terremoti distruttivi da 34 materiali storici piuttosto affidabili per il periodo dal 416 d.C. al 1872.
Allo stesso tempo, Naumann ha anche scritto un documento sui terremoti storici in Giappone (Naumann 1878). Poco dopo il suo arrivo a Tokyo nel 1875, si interessò ai terremoti e raccolse 20 libri sui terremoti, che furono per lo più pubblicati nel XVIII e XIX secolo in Giappone. Ha elencato 213 terremoti per il periodo dal 416 d.C. al 1872. Ha anche stimato le aree di danno di tre grandi terremoti, che si sono verificati nella metà del XIX secolo. Dato che i libri che ha usato erano per lo più compilati in epoca Edo, era ovvio che la sua lista fosse più contaminata da falsi e duplicati di quella di Hattori. Si basava solo su materiali secondari per il periodo antico e medievale senza rendersene conto. Tuttavia, la discussione che fece sulla sismologia storica in quell’articolo mostrò vividamente il suo talento di scienziato tanto quanto i suoi articoli sulla geologia. Dopo la fondazione della SSJ, Milne (1881, 1882) elencò 366 terremoti per il periodo dal 295 a.C. al 1872 d.C. da 64 documenti. Tuttavia, la sua lista si discostava piuttosto da quella di Hattori e Naumann, in quanto compilata senza distinzione di mito e fatto, o coerenza tra i materiali.
Hatasu Ogasima fece anche una lista di terremoti storici (Ogashima 1894). Era un ingegnere del Bureau of Mines, ma il suo capo lo mandò al Bureau of Statistics per il recupero della sua tubercolosi polmonare. Poiché l’Ufficio di Storiografia era vicino all’Ufficio di Statistica, lesse ampiamente 213 documenti storici originali raccolti all’Ufficio di Storiografia in quel periodo, e compilò due libri: la storia alimentare del Giappone e la storia del disastro del Giappone. Era il “Sugawara dell’era Meiji”. I primi funzionari del governo Meiji come Hattori e Ogashima avevano la formazione culturale di base sui classici cinesi e giapponesi del primo periodo moderno, oltre all’istruzione superiore dell’Occidente nella loro adolescenza. Avevano appreso le abilità necessarie per la sismologia storica in modo molto naturale.
Quando il Comitato di indagine sui terremoti fu fondato nel 1892, Minoru Tayama, che era uno storico e uno staff dell’Ufficio di storiografia, fu incaricato di compilare materiali storici relativi ai terremoti da documenti raccolti per la storiografia nazionale. Egli pubblicò 1201 pagine di documenti storici sui terremoti da 465 documenti storici importanti ottenuti in quel periodo (Tayama 1904). Quelle pagine stampate in tipografia sono ora decifrabili in OCR. Poiché Seikei Sekiya , che fu il primo professore di sismologia al mondo, supervisionò la compilazione di Tayama, lasciò una lista di terremoti (Sekiya 1899). La lista di Sekiya fu in realtà completata da Fusakichi Omori, e contiene 1898 terremoti sentiti per il periodo dal 416 d.C. al 1865. Dopo che Tayama finì la compilazione, Omori (1913, 1919) selezionò 166 grandi terremoti per il periodo dal 416 d.C. al 1872, e riassunse i danni di questi grandi eventi.
Dopo il terremoto di Kanto del 1923
Quando il terremoto di Kanto del 1923 (M7.9) distrusse gravemente Yokohama e Tokyo, Kinkichi Musha, che era un insegnante di inglese di scuola superiore e coinvolto nella compilazione di parole per il dizionario inglese-giapponese, cambiò il suo obiettivo di raccolta dalle parole inglesi al materiale storico relativo ai terremoti. Dal 1928, Torahiko Terada, famoso fisico e saggista, incoraggiò lo sforzo di Musha. Terada fu determinante nella creazione dell’Istituto di Ricerca sui Terremoti (ERI), e fu considerato come il padre affettuoso dei giovani scienziati dell’ERI. Dopo la morte di Terada, Akitsune Imamura sponsorizzò Musha. Egli compilò principalmente informazioni dai documenti disponibili nella biblioteca imperiale di Ueno a Tokyo, dove la maggior parte del materiale storico era stato raccolto dai collegi dei vecchi clan per i samurai nell’era Edo. Egli aggiunse la sua compilazione a quella di Tayama, e li pubblicò in stampa ciclostilata. Il primo volume (Musha 1941) fu pubblicato prima dell’inizio della guerra del Pacifico, e la sua qualità non era male. La qualità della stampa e della carta del secondo e del terzo volume (Musha 1943a, b) era molto scarsa a causa della mancanza di forniture in Giappone, anche 2 anni prima della fine della guerra. È spesso molto difficile da interpretare anche nella sua stampa originale.
Il terremoto di Fukui del 1948 (M7.1) ha causato danni devastanti al bacino di Fukui. Il Quartier Generale, il Comandante Supremo delle Potenze Alleate (GHQ) iniziò a prestare attenzione ai terremoti in Giappone. Takahasi (1951) ha stimato il rischio di tsunami lungo la costa pacifica del Giappone, e Kawasumi (1951) ha previsto le accelerazioni massime dovute ai terremoti per il prossimo secolo. Per fare i loro studi, era necessario il catalogo dei terremoti storici. Il GHQ incoraggiò Musha a pubblicare il catalogo storico dei terremoti. Per la prima volta dopo la morte di Imamura, Musha ottenne i fondi per pubblicare l’ultimo volume della sua compilazione in stampa tipografica (Musha 1951c). In questo volume, Musha aggiunse la lista di 8953 terremoti ed eruzioni sentite in Giappone e Corea per il periodo dal 2 d.C. al 1867, e la lista di 190 terremoti distruttivi in Giappone per il periodo dal 599 d.C. al 1872. Ha anche pubblicato il catalogo di 257 terremoti storici in Giappone e dintorni per lo stesso periodo, che era stato lasciato da Imamura, in stampe ciclostilate (Musha 1950a, b, c, d, e, f, 1951a, b, 1953a, b). Kawasumi (1951) modificò quel catalogo e usò 251 terremoti storici. Ha stimato 167 epicentri e 236 magnitudini della sua scala (Mk) tra quegli eventi (Figg. 2, 3).
Numero di terremoti storici elencati in ogni documento. 1951 w/epi e 2013 w/epi mostrano il numero di terremoti i cui epicentri sono stati stimati in Kawasumi (1951) e Usami et al. (2013), rispettivamente. Ogni numero mostra il numero di eventi dei periodi antico, medievale e della prima età moderna, rispettivamente. Politicamente, il primo periodo moderno del Giappone è terminato nel 1868. Tuttavia, il 1872 è di solito usato come ultimo anno di terremoti storici in Giappone, perché abbiamo bisogno della conversione del calendario lunare al calendario gregoriano entro questo anno. Il governo Meiji passò al calendario solare dal calendario lunare all’inizio del 1873
Distribuzione degli epicentri dei terremoti distruttivi in Giappone dal 679 d.C. al 1872 nell’ultima lista di Usami e Kawasumi. I cerchi rossi sono gli epicentri di 214 eventi di Usami et al. (2013). I cerchi blu sono gli epicentri di 167 eventi di Kawasumi (1951). Mk è trasformato nella solita magnitudine (M)
Dopo il terremoto di Niigata del 1964
Il terremoto di Niigata del 1964 (M7.5) ha distrutto i nuovi ponti sul fiume Shinano tra cui il grande ponte Showa, che è stato completato solo 2 settimane prima del terremoto, mentre il ponte Bandai costruito nel 1929 è sopravvissuto. Questo terremoto non solo ha innescato la fondazione del sistema di assicurazione contro i terremoti per le abitazioni in Giappone, ma ha anche spinto l’inizio del programma di ricerca sulla previsione dei terremoti proposto nel 1963. Nel 1965, il programma giapponese per la previsione dei terremoti iniziò con un piccolo budget.
Nel 1976, Katsuhiko Ishibashi avvertì che un grande terremoto era imminente intorno alla baia di Suruga dallo studio sul terremoto Ansei Tokai del 1854 (M8.4) (Ishibashi 1976). Il suo avvertimento ha spinto la sismologia storica ad una voce importante del programma. Per la prima volta dopo 70 anni da quando Tayama terminò la sua compilazione, l’attività di raccolta di documenti storici sui terremoti iniziò per i sismologi con la cooperazione dell’Ufficio Storiografico dell’Università di Tokyo. Tatsuo Usami dell’ERI ne era responsabile. Sebbene fosse un sismologo teorico, raccolse energicamente molti documenti locali conservati in vecchi magazzini di ex capi villaggio e grandi mercanti nel primo periodo moderno. Ha pubblicato materiali raccolti in stampa tipografica (ERI 1981, 1982a, b, 1983a, b, 1984a, b, 1985a, b, 1986a, b, 1987a, b, 1988, 1989a, b, 1993, 1994). Ha anche curato una lista completa dei terremoti distruttivi giapponesi una volta ogni dieci anni dal 1975 (Usami 1975, 1987, 1996, 2003, 2013; Figg. 2, 3). Ha anche continuato la compilazione e li ha pubblicati nella stessa forma (Usami 1998, 1999, 2002, 2005, 2008, 2012) dopo il suo pensionamento.
L’accumulo di materiali storici compilati da Tayama (1904) a Usami (2012) è ora 27.759 pagine in 35 libri di stile stampato. Gli attuali sismologi giapponesi non devono faticare a leggere le scritture in corsivo o i caratteri in formato linea per rilevare i terremoti storici. Tuttavia, dobbiamo tornare all’originale quando la ricerca richiede la critica del materiale.
Una grande quantità di materiali storici moderni relativi ai terremoti ha permesso a Itoko Kitahara di stabilire lo studio della storia del disastro, che è la ricerca umanistica sul processo di ricostruzione sociale dopo i disastri storici e l’impatto dei disastri sulla società. Ha scoperto che un paradiso per i poveri sopravvissuti è apparso per un po’ di tempo dopo un disastro, poiché il loro sovrano ha preparato il cibo e l’alloggio di emergenza nel primo periodo moderno (ad esempio, Kitahara 1983). Ichiro Kayano ha intrapreso l’analisi di piccoli terremoti con materiali locali raccolti da Usami (Kayano 1987). Mentre i famosi grandi terremoti sono stati ripetutamente analizzati da vari ricercatori, gli eventi più piccoli sono stati dimenticati anche dalla società locale. I materiali locali ci permettono di rivelare i dettagli di tali eventi minori.
Takahiro Hagiwara ha introdotto la ricerca interdisciplinare per l’evoluzione della sismologia storica. Ha formato un gruppo di esperti di storia, geologia, geografia e ingegneria oltre alla sismologia. Le critiche materiali degli storici e i controlli delle vestigia da parte di geologi e geografi sono stati particolarmente efficaci per alcuni terremoti antichi e medievali. Hanno rivelato che alcuni eventi sono falsi. Hanno rivisto epicentri e magnitudini di alcuni terremoti storici (ad esempio, Hagiwara 1982, 1989, 1995). Per i tempi antichi e medievali, Ishibashi (2009) ha formato un gruppo interdisciplinare di sismologi, vulcanologi, storici e scienziati dell’informazione nel 2003 per fare la revisione di 683 pagine del primo volume della compilazione di Musha (Musha 1941) e metterle nel database disponibile attraverso il web. Anche se il database non è stato completato e non contiene compilazioni di altri, la versione beta è ora disponibile su internet.
Dopo il disastro del terremoto Hanshin-Awaji del 1995
Nel 1995, una parte del gruppo di faglie attive del Monte Rokko si è attivato, e il terremoto M7.3 ha causato il devastante disastro a Kobe e nelle città vicine. Il quartier generale della promozione della ricerca sui terremoti del Giappone (HERP) è stato istituito dal governo (ora collegato al Ministero dell’istruzione, della cultura, dello sport, della scienza e della tecnologia del Giappone: MEXT) per valutare il rischio sismico in tutto il Giappone. Hanno iniziato a migliorare varie osservazioni sismiche e geodetiche a livello nazionale. Le intensità sismiche della scala JMA (Fig. 4) sono misurate a livello nazionale in più di quattromila siti. A causa dell’impostazione tettonica del Giappone (Fig. 5), terremoti di diversi tipi si verificano in Giappone e intorno ad esso a varie profondità. Gli attuali densi dati delle intensità sismiche in Giappone ci danno utili informazioni sulle distribuzioni di intensità sismica per i terremoti di luogo, tipo e profondità noti (Fig. 6). Questo ci permette non solo di distinguere la profondità e il tipo di terremoti, ma anche di stimare la magnitudo appropriata tenendo conto dell’influenza della struttura sulla distribuzione dell’intensità sismica.
Relazione tra la scala di intensità sismica JMA e la scala di intensità Mercalli modificata (modificata da Utsu 1966). Il valore misurato al centro è l’output del misuratore di intensità sismica (ad esempio, JMA 2016). L’output del misuratore di intensità sismica è fino a un decimale. La spiegazione dettagliata della scala di intensità sismica JMA in inglese è in JMA (2016)
Vari tipi e profondità dei terremoti in Giappone e dintorni. I terremoti molto superficiali si verificano in corrispondenza delle faglie attive o vicino alle aree vulcaniche attive. Su una faglia attiva in Giappone, un terremoto M7 si verifica circa una volta ogni 1000 anni fino a diverse migliaia di anni. I terremoti interplacca di tipo thrust poco profondi si verificano ai confini di placca lungo le trincee e le depressioni al largo del lato pacifico del Giappone. Un terremoto M8 si verifica circa una volta ogni 100 anni fino a poche centinaia di anni in una sezione di queste. Vicino all’innalzamento esterno della placca oceanica, i terremoti intraplacca di tipo faglia normale si verificano a bassa profondità. I terremoti intraplacca di profondità intermedia si verificano nella lastra in subduzione appena sotto l’arcipelago del Giappone. Poiché la caduta di tensione del terremoto intraplacca è maggiore di quella del terremoto interplacca, le onde di breve periodo più forti sono sentite in siti remoti
Esempi di distribuzioni di intensità sismiche per vari tipi e profondità di terremoti di magnitudo simile. a Esempio di terremoto interplacca poco profondo (2005 agosto 16 M7.2). b Esempio di terremoto intraplacca a profondità intermedia (2003 maggio 26 M7.1). c Esempio di terremoto molto superficiale (2008 giugno 14 M7.2). La dimensione dell’area di intensità JMA 5-alto e più grande in a è quasi uguale a quella di c, mentre quella di b è molto più grande, anche se la magnitudo dell’evento di b è la più piccola. In a e b, le aree di intensità JMA 3 e maggiori si estendono in direzione parallela alla trincea (la direzione verticale della figura), poiché le onde ad alta frequenza si sono propagate attraverso la lastra. Anche se le intensità nei siti vicini all’area della sorgente sono le più alte in c, le aree delle intensità inferiori erano più piccole di quelle di a e b. L’area di intensità 2 di a nella parte sud-occidentale del Giappone è la più grande. Tutte queste caratteristiche riflettono la differenza nella quantità di caduta di tensione a seconda del tipo di sorgente sismica, la differenza nella struttura in cui le onde sismiche si sono propagate, e la differenza nel tasso di cambiamento delle distanze ipocentrali sulla superficie del suolo a causa della profondità della sorgente
I terremoti storici sono stati assegnati solo epicentri e magnitudini da semplici mappe isosismiche. Come parte della promozione di HERP, abbiamo iniziato ad analizzare sistematicamente i terremoti storici per fare un catalogo di ipocentri e magnitudini con l’aiuto di densi dati di intensità sismica accumulati dopo il 1995. Se riusciamo a identificare accuratamente ogni posizione delle intensità sismiche di un terremoto storico lasciate nei documenti storici, possiamo stimare la profondità e il tipo di quell’evento per confronto con le distribuzioni delle intensità sismiche di eventi recenti simili. Dal 1997, abbiamo accumulato intensità sismiche puntuali per 169 terremoti distruttivi bersaglio, che si sono verificati dal 1586 al 1884, dall’inizio del primo periodo moderno fino all’inizio della misurazione moderna delle intensità sismiche da parte del governo Meiji. Abbiamo già stimato le intensità sismiche di 8700 luoghi per 134 terremoti, che sono quattro quinti degli eventi target (Fig. 7). Oltre ai luoghi, abbiamo anche rivelato le aree danneggiate per molti terremoti. Con questi dati, abbiamo stimato magnitudini, epicentri e profondità di 134 eventi (Fig. 8).
Intensità sismiche stimate di 8700 località per 134 terremoti nel periodo dal 1586 al 1872. Viene utilizzata la scala di intensità JMA (0-7, Fig. 4). Gli ipocentri di questi eventi sono mostrati in Fig. 8
Ipocentri di 134 terremoti esaminati nel periodo dal 1586 al 1872. Per gli eventi M7.5 o più grandi, le regioni di origine sono mostrate ad eccezione degli eventi 1605 e 1614, di cui le aree di origine non sono chiare e gli epicentri provvisori sono stati mostrati nella parte orientale della depressione di Nankai. La dimensione del simbolo è più grande per un M più grande. Il colore del simbolo è più caldo per un evento meno profondo
L’esame preciso delle distribuzioni di intensità di alcuni grandi terremoti storici ha rivelato le importanti differenze tra alcuni grandi terremoti interplacca, che si credeva si ripetessero nella stessa area sorgente, e si pensava fossero tipici terremoti caratteristici. L’area focale del terremoto di Taisho Kanto del 1923 (M7.9: vedi “Appendice” per il nome dei grandi terremoti giapponesi) è stata ritenuta un sottoinsieme occidentale dell’area focale del terremoto di Genroku del 1703 (M8.1). Tuttavia, le intensità nel Giappone sud-occidentale e nei luoghi della penisola di Izu dell’evento del 1703 sono inferiori a quelle del 1923. Abbiamo rivelato che la parte più occidentale dell’area sorgente del 1923 non si è spostata nel 1703 (Fig. 9; Matsu’ura e Nakamura 2016). L’area focale del terremoto Hoei del 1707 (M8.6) è stata ritenuta la semplice sommatoria delle aree focali dei terremoti Ansei Tokai (M8.4) e Ansei Nankai (M8.4) del 1854. Tuttavia, le intensità più piccole intorno alla baia di Suruga in aggiunta alle intensità più piccole del distretto di Kanto nel 1707 mostrano che lo scuotimento in quelle aree è più debole di quello del 1854, anche se la magnitudo dell’evento del 1707 è maggiore (Fig. 10; Matsu’ura et al. 2011a, b). I movimenti crostali nelle regioni ad est del lago Hamana, e la parte sud-occidentale dello Shikoku erano anche più piccoli nel 1707 rispetto a quelli del 1854 (ad esempio, Shishikura e Namegaya 2011; Matsu’ura et al. 2011a, b). Le estremità ovest ed est dell’area focale del terremoto di Hoei del 1707 sono diverse da entrambe le estremità dell’area combinata dei due terremoti di Ansei del 1854. Questi esempi ci dicono che anche questi grandi eventi interplacca si verificano non esattamente nella stessa area focale in ogni momento. Le aree focali effettive variano a seconda del tempo. Dovremmo essere molto attenti a prepararci per il prossimo evento e non dovremmo aspettarci che la prossima volta si verifichino solo gli stessi fenomeni di alcuni eventi storici.
Distribuzione dell’intensità del terremoto Genroku del 1703 (M8.1) e del terremoto Taisho Kanto del 1923 (M7.9). Entrambi i terremoti si sono verificati lungo il Sagami Trough. Intensità del 1703 dopo Matsu’ura e Nakamura (2016), e quelle del 1923 dopo JMA (1969). Le intensità nella parte occidentale della penisola di Izu sono apparentemente più piccole di quelle del 1923. Le intensità nelle aree intorno a Kyoto e Osaka del 1703 sono anche più piccole di quelle del 1923, anche se si considera la differenza dei tempi di accadimento di questi eventi. Vedi Fig. 1 e “Appendice” per i nomi dei luoghi e dei terremoti
Distribuzione dell’intensità del terremoto del 1707 Hoei (M8.6) e dei terremoti del 1854 Ansei Tokai (M8.4) e Ansei Nankai (M8.4). Questi terremoti si sono verificati lungo il Nankai Trough. Le intensità del 1707 sono tratte da Matsu’ura et al. (2011a, b), e quelle del 1854 sono intensità stimate di 4 e più grandi per regioni come città e paesi (Usami e Daiwa 1994) invece di luoghi puntuali. Per il 1854, le intensità maggiori dei terremoti Tokai o Nankai sono tracciate sullo strato superiore. Vedi Fig. 1 e “Appendice” per i nomi dei luoghi e dei terremoti
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