Magurele, comuna care se afla la circa 16 km de Piata Universitatii din Bucuresti, era cunoscuta in cercurile culturale ale capitalei inca din 1876, cand Ioan Ottetelesanu lasa intreaga sa avere pentru” facerea unui institut de fete romance, carora li se va da o crestere si educatie de bune mume de familie, fara pretentie sau lux”…. Directorul Institutului de fete “Ioan Ottetelesanu” de la Magurele, a fost Ioan Slavici unde venea in ospetie bunul sau prieten Mihail Eminescu. Ulterior, terenul a fost cedat Academiei Romane, care a hotarat in 1949 infiintarea Institutului de Fizica, iar in 1955 a Institutului de Fizica Atomica (IFA) ambele ale Academiei Romane. IFA isi stabileste sediul la Magurele pe locul fostului Institut “Ioan Ottetelesanu” si a fost creat de primul ei director, profesorul Horia Hulubei (1955-1969) si dezvoltat ulterior de profesorul Ioan Ursu (1969-1976), devenind o scoala de elite a fizicii romanesti si a domeniilor ei conexe.
Fizica romaneasca moderna a secolului 20, isi are inceputurile ei la Magurele. Elitele ce s-au dezvoltat aici au avut mentori de exceptie, varfuri ale domeniului lor, binecunoscuti si respectati peste hotare. La randul lor aceste elite au format scoli care si-au depasit mentorii de ieri si de azi desfasurandu-si activitatea, cu modestie si decenta, in cateva institute de fizica derivate din IFA veche. Aceste institute care se afla pe terenul IFA, se constituie in bijuterii ale cercetarii romanesti de astazi. Prin productivitatea lor stiintifica globala, Institutele de fizica de la Magurele se afla in fruntea clasamentelor, la distanta apreciabila fata de Universitatile tarii si institutele de cercetare ale Academiei Romane.
La 4 septembrie 2006 a fost inaugurat noul sediu al Institutului National pentru Fizica Pamantului (INFP) pe Platforma de fizica de la Magurele, printr-o investitie totala de 8,2 milioane RON (constructia, inclusiv achizitionarea aparaturii tehnice de ultima generatie).
Dezvoltarea a ceea ce numim astazi seismologie moderna romaneasca a inceput la Magurele in 1977 cu putin inainte de cutremurul din 4 martie 1977 cand a luat fiinta Centrul de Fizica Pamantului (si Seismologie) Bucuresti, care a reunit o pleiada de elite stralucite ce si-au pus capabilitatea lor profesionala la dezvoltarea acestui domeniu si in Romania. Nu este locul acum pentru a le mentiona si a descrie aportul lor deosebit la afirmarea pe plan national si international a acestei stiinte.
La 22 martie 2006, in cadrul unei ceremonii solemne la Palatul Hofburg-Marmorsaal din Viena, in prezenta dlui Hubert Gorbach vicecancelarul Republicii Austria, a dnei Viviane Reding, membra a Comisiei Europene si a profesorului Herbert Mang, presedintele Academiei de stiinte din Austria, a avut loc festivitatea inmanarii premiului pe 2006 European IST (Information Society Technologies) Prize Awards, colectivului de cercetatori din Romania: ing. Constantin Ionescu, fiz. Alexandru Marmureanu, ing. Adrian Grigore, condus de prof. dr. ing. Gheorghe Marmureanu, directorul general al Institutului National pentru Fizica Pamantului de la Magurele, pentru lucrarea lor Early Warning System-EWS- for Strong Earthquakes.
Acest sistem de avertizare in timp real, pentru cutremure puternice, cu un puternic impact in randul populatiei, realizare unicat atat a cercetarii stiintifice romanesti cat si a celei internationale, a fost prezentat in premiera la Bruxelles la 30.11.2005 in fata unei Comisii de 18 specialisti europeni care i-a validat originalitatea si importanta pentru seismologia moderna.
Noua cladire de la Magurele a INFP, dotarile, realizarile stiintifice si tehnice ale institutului din ultimii ani, au asupra unui vizitator avizat de “problematica” cercetarii stiintifice romanesti un impact absolut coplesitor, acesta gasindu-se in interiorul unui spatiu de lucru european, cu conexiuni reale, la vedere, raspandite pe tot globul pamantesc pe care il vede pe ecrane gigantice cum vibreaza continuu datorita seismelor ce se produc in fiecare secunda, imagini care nu sunt de domeniul SF. Si daca adaugam la aceste conditii si climatul ideal de activitate, atmosfera umana, colegiala, dublata de o salarizare aproape de cea din Vest, ce stabilizeaza elitele de toate varstele in jurul proiectelor curente de lucru, vom avea o imagine despre un institut de anvergura europeana, despre a carui activitate stiintifica ne propunem sa facem o prezentare succinta in randurile urmatoare.
Intensitatea unui cutremur…
Înainte de aparitia seismografelor (instrumente care inregistreaza miscarile unei portiuni din suprafata Pamantului, a energiei eliberate din focar), informatiile privind victimele, marimea si felul stricaciunilor suferite de casele oamenilor constituiau elementele definitorii ale cunoasterii intensitatii unui cutremur.
Primele incercari de clasificare a cutremurelor, au inceput dupa cel catastrofal de la Lisabona din 1755 care a facut un numar urias de victime. Acesta a fost si motivul pentru care la inceput, cutremurele se comparau intre ele pe baza numarului de morti si raniti rezultati din aceste cataclisme. De aceea primii care au avut preocupari legate de clasificarea (ierarhizarea) cutremurelor au fost medicii, care acordau ingrijirile medicale necesare unui numar neobisnuit de mare de raniti aparuti brusc dupa aceste zvarcoliri ale pamantului.
Giovani Vicenzio, medicul sef al curtii regale din Neapole, dupa ce a analizat circa 1200 de cutremure, a introdus, primul, doua criterii de clasificare al acestora: dupa numarul victimelor omenesti si al pagubelor suferite de cladiri.
Olandezul P.Egen (profesor de matematica), propune ( in 1828) al treilea criteriu: luarea in considerare si a efectelor produse de cutremur asupra pieselor de mobilier si obiectelor fragile din interiorul locuintelor (vaze, vesela, oglinzi, etc), aparitia fisurilor in pereti, caderea hornurilor etc. Încep sa fie adunate informatii diverse ce aveau o legatura cu efectele cutremurelor (natura geologica locala, materialele din care erau construite casele si avariile suferite de acestea, efectele produse asupra oamenilor si animalelor (teama, panica, raniri etc.).
Utilizarea informatiilor de mai sus a condus la alcatuirea primului ghid de catre Michele Stefano di Rossi (1874) care a impartit toate cutremurelor posibile in 10 categorii corespunzand unei scari de intensitati seismice, puse in ordine crescatoare de la cel mai mic, cu socuri slab perceptibile, pana la cele dezastruoase ( catastrofale).
În Europa cea mai utilizata scara a intensitatii cutremurelor a devenit cea a lui Giuseppe Mercalli (1887) care le-a clasificat in 12 trepte dupa pagubele materiale pe care acestea le-au provocat (aparitia fisurilor si crapaturilor in pereti, dislocarea unei parti din casa sau prabusirea ei, distrugeri la imbinarea conductelor, surpari ale drumurilor etc).
Dupa cel de-al doilea razboi mondial (1945), in tarile ocupate de Rusia (deci si in Romania) a fost impusa scara MSK, propusa de Medvedev (Rusia), Sponheuer (Germania) si Karnik (Cehoslovacia), derivata din scara Mercalli modificata, pentru a deveni aplicabila si in teritoriile asiatice ocupate de Rusia, unde constructiile erau facute din materiale mai putin rezistente decat cele folosite in Europa.
Abia in anul 1935, seismologul american Charles F.Richter, introduce o clasificare a cutremurelor care se bazeaza pe energia eliberata din focar (magnitudinea seismica) inregistrata de seismografe. Scara de magnitudine seismica dupa care se clasifica astazi cutremurele (de la 1 – 10) poarta numele pionierului seismolog: “scara Richter”. De exemplu, cutremurul din 4 martie 1977, a avut magnitudinea MGR =7,2 pe scara Richter si a avut o intensitate variabila pe teritoriul Romaniei: I=IX?, pe scara MSK, la Bucuresti; I=VII(MSK) la Focsani; I=III(MSK) la Cluj Napoca etc.
Producerea cutremurelor
Pamantul are forma apropiata unei sfere, cu raza medie de 6370 km. Partea de sus a Pamantului se numeste litosfera (sfera de piatra) si are o grosime cuprinsa intre 20 km si 100-150 km, uneori si mai mult, chiar 210 km. Litosfera prezinta doua subdiviziuni : litosfera superioara (numita crusta terestra si este formata din roci granitice sau bazaltice) si litosfera interioara (formata din roci ultrabazice), separate de discontinuitatea Moho. De exemplu, discontinuitatea Moho se afla la circa 34 km sub Bucuresti si la circa 55 km sub Focsani etc. Sub litosfera se afla astenosfera (sfera fara tarie); aici materia se afla la limita solid-lichid (stare denumita „solidus”). Aceasta este constituita dintr-un amestec de minerale solidificate si topituri. Adancimea astenosferei este pana la 400 km. Sub acest strat al astenosferei se afla magma fierbinte, care este o topitura, asa cum se vede in timpul eruptiei vulcanilor. Grosimea acestei magme este de circa 2500 km, fiind situata intre adancimea de 400 km si cea de 2900 km. Nucleul Pamantului are doua subdiviziuni: nucleul „extern” cuprins intre 2900 km si 5100 km aflat in stare lichida si nucleul „intern” cuprins intre 5100 km si 6370 km, in stare solida care contine fier, nichel, crom, sulf si alte elemente.
Un cutremur se defineste ca o rupere brusca a rocilor din crusta (litosfera superioara) sau din litosfera inferioara, de-a lungul unor fracturi (falii), cedare prin care energia potentiala de deformare acumulata (in cursul procesului de seismogeneza) este radiata sub forma vibratiilor mecanice cu tot cortegiul de efecte (geo)fizice si macroseismice (oscilatii puternice ale terenului, tsunami etc.).
Cutremurele au loc in litosfera superioara (crusta terestra) in cazul celor din Banat, Transilvania, Maramures, Fagaras etc. si in litosfera inferioara pentru cele intermediare din Vrancea, unde materia este inca solida, adica sunt roci rezistente: bazalt, granit etc. Ar fi de mentionat aici ca abia in anul 1948, pe baza inregistrarilor facute la Observatorul Seismologic “Cutitul de Argint “ din Bucuresti, pentru cutremurul din 10 noiembrie 1940, H. Jeffreys din Anglia ajunge la concluzia, pentru prima data in lume, ca pot exista cutremure de mare adancime – numite intermediare – in litosfera inferioara, asa cum au ele loc in Vrancea, intre 60 km si 210 km. Ruperea rocilor este cea care provoaca un cutremur. Ruperea se produce prin deplasarea blocurilor invecinate ale crustei terestre, pe asa numitele falii, care sunt discontinuitati (crapaturi adanci). Cutremurele din Vrancea sunt produse prin forfecari determinate de compresiune, ca rezultat al coliziunii continentale dintre subplaca intra-alpina ce are doua sectoare (Pannonic si Transilvan) si o subplaca Moesica, a carei jumatate estica poate fi, eventual, partea frontala a microplacii Marii Negre, impinsa spre NV in cadrul procesului general de deplasari orizontale intre placa Africana si cea Euroasiatica. Acestea sunt cutremure tectonice care reprezinta circa 95% din numarul total de cutremure care au loc pe Glob. (Restul de 5% fiind de natura vulcanica, explozii provocate de om etc.) Partea superioara a Globului pamantesc, crusta terestra, este formata din 12 placi majore (Euroasiatica, Africana, Americana, Pacifica, Somaliei, Arabica, Indiei si Australiei, Filipine, Antarctica, Nazca, Cocos si Caraibililor).
Cutremurele din Banat, Maramures, Fagaras, Dobrogea de Nord si unele chiar din Vrancea au focarul situat la adancimi mici cuprinse intre 10 km si 40 km. Acestea sunt numite cutremure crustale, normale sau de suprafata.
Tsunami la Mangalia
Valurile uriase (tsunami) provocate de cutremurele puternice din adancurile Oceanelor Pacific sau Indian, sunt mentionate ca ar fi aparut si in estul Marii Mediterane dar si in Marea Neagra. Datele sunt incomplete. Primele documente istorice privind un tsunami la Marea Neagra sunt din sec. 1 i.d.Chr. ale cronicarului armean Mowses Khorenatsi si ale cronicarului bizantin Teofanus (760 – 818 d.Chr). Ultimul mentioneaza ca in acel an 544-545 marea a inaintat 6 km si a acoperit teritoriile (coloniile grecesti) Odessus (Varna- Bulgaria de azi) si Dionysopolis (Balcic). Multi s-au inecat in aceste ape. La comanda lui Dumnezeu, marea s-a retras in lacasul ei. Exista date romanesti privind tsunamiul de la Mangalia din 31 martie 1901, in curs de prelucrare la INFP pentru construirea unui sistem de avertizare in cazul reaparitiei acestuia la Marea Neagra, pentru a evita orice risc. Viteza deplasarii undelor cutremurului (valurilor) este de circa 10 ori mai mica fata de propagarea terestra si deci va exista timp mult mai mare, de circa 200-250 secunde pentru construirea sistemului de avertizare.
Centrul geografic al valurilor tsunami la Marea Neagra este Crimeea, dar ele au aparut si pe coasta de est (Georgia) dar si de-a lungul litoralului turcesc (1598, 1939, 1968).
Activitatea de cercetare stiintifica
Programele internationale de cercetare-dezvoltare au impus Institutului National de Fizica Pamantului (INFP) efectuarea de investigatii privind regiunile limitrofe Romaniei, care influenteaza seismicitatea tarii noastre. În plus, a fost inceputa monitorizarea seismicitatii exploziilor nucleare si a altor surse seismice, asigurand participarea tehnica a Romaniei la activitati in sprijinul prevederilor Tratatului de interzicere totala a exploziilor nucleare ratificat si de Romania (CTBT – Viena, Comprehensive Nuclear Test Ban Treaty) prin Observatorul Seismologic Cheia-Muntele Rosu Împreuna cu reteaua seismica tip ARRAY, de care vom aminti mai departe, s-a realizat un sistem global de monitorizare a miscarilor seismice din aceasta parte a Europei.
Romania este afectata de cutremure a caror sursa principala este zona epicentrala Vrancea. Aici se produc seisme la adancimea de 70-200 km (deci subcrustale), cu energie mare, resimtite pe arii intinse, existand aproximativ 2-3 asemenea evenimente pe secol, ultimele doua producandu-se la 10 noiembrie 1940 si 4 martie 1977, cu o magnitudine pe scara Richter de 7,4 respectiv 7,2. Cutremurele din Vrancea, determinante pentru seismicitatea teritoriului romanesc, atat prin frecventa lor de aparitie, cat si prin magnitudinile lor, sunt cunoscute din cele mai vechi timpuri ( chiar din timpul Imperiului Roman) prin efectele lor distructive, iar in ultimul secol ele au trezit interesul cercetatorilor din intreaga lume prin cateva particularitati ce le confera un loc aparte in ansamblul seismelor care zguduie planeta noastra. Seismicitatea teritoriului Romaniei este rezultata din energia eliberata de cutremurele crustale, a caror adancime, am mentionat mai sus, nu depaseste 60 km si de cutremure intermediare (caz unic in Europa ) similare cu cele de sub Muntii Hindu-Kush (India) si Bucaramanga (Columbia) a caror focare se gasesc cuprinse intre 60 km si 210 km.
Adancimea foarte mare a cutremurelor vrancene din 1940 si 1977 si modul lor de dezvoltare prin forfecari determinate de compresiune (evidentiate de lucarile lui Mircea Sandulescu si confirmate de cele ale lui Dumitru Enescu), a impus o schimbare totala in modul de gandire a tuturor cercetarilor desfasurate de INFP din ultimul timp, ceea ce a condus la o alta abordare a fenomenului seismic vrancean. Fara a intra in detaliile cercetarilor stiintifice si tehnice dezvoltate la INFP si publicate in revistele Academiei Romane sau in stranatate, pe baza datelor stranse din ultimii 600 de ani, se poate afirma ca aceste studii au condus, practic, la estimarea facuta public, prin mass media, inca din 1998 de prof. Gh. Marmureanu, ca in Romania nu va fi un cutremur catastrofal pana in 2006. Ceea ce s-a si adeverit. Aceasta abordare realista a situatiei s-a bazat pe datele existente in literatura stiintifica romaneasca (lucrarile lui D. Enescu) si cele existente in baza de date a INFP. Astfel s-a constatat ca, datorita influentei blocului tectonic african care este mai importanta decat cea a blocului indo-australian, niciodata nu pot apare cutremure vrancene cu o magnitudine mai mare de 6,7 pe scara Richter, situatie ce a fost confirmata de cutremurul din 30 mai 1990 care a avut magnitudinea de 6,7. Dupa anul 2006, influenta blocului tectonic indo-australian a devenit mai importanta si cele mai puternice cutremure din Romania, in ultimii 600 de ani, au avut loc tocmai sub influenta acestuia, dar nu intotdeauna.
Cutremurele vrancene devin periculoase atunci cand magnitudinea lor, pe scara Richter, este mai mare de 7,00. Aceasta valoare este extrem de importanta in studiile INFP de hazard seismic, mai ales in reevaluarea catalogului de cutremure istorice (1802, 1838, 1886, 1940, 1977).
Dupa anul 2000 au fost dezvoltate o serie de programe de cercetare – dezvoltare de mare interes stiintific atat pe plan intern cat si international, in colaborare cu National Science Foundation, SUA, cu Universitatile: Karlsruhe, Trieste, Frederiko II (Napoli, Italia), Politehnica (ETH), din Zurich, Elvetia), dar si cu AFTAC (Air Force Technical Application Center- Patrick Military Base), Cap Canaveral, Florida, SUA, cu care foloseste reteaua seismica de tip ARRAY, construita in localitatea Moldova–Sulita, Bucovina etc.
INFP a devenit un centru regional de monitorizare seismica pe zona dintre Ankara si Roma, avand conexiuni in timp real cu toate centrele importante din lume. Acest sistem de alarmare seismica in timp real, premiat la Viena, de care am amintit la inceput, foloseste intervalul de timp (28 – 32 secunde) dintre momentul in care cutremurul este detectat de seismometrele din gaurile de sonda, situate in zona epicentrala (Vrancioaia – Plostina) si momentul cand unda distrugatoare ajunge in zona de protejat. Intervalul de timp permite luarea unor decizii inaintea sosirii acestor unde in zonele cu obiective economice importante ale economiei nationale, care pot fi blocate instantaneu: conductele de gaz metan, instalatiile electrice de inalta tensiune, calculatoarele la nivel central (salvarea datelor), conductele de petrol si apa, trenurile, rafinariile, instalatiile aeronautice etc.
În prezent, a fost realizat un nou produs al cercetarii stiintifice a INFP si anume harta desfasurarii cutremurului in timp real – Shake Map, o continuare a EWS pe care il vom detalia mai departe. Aceasta harta, sau sistem de avertizare, a fost prezentat de catre MEdC la Expozitia Mondiala de la Paris (8-11 iunie 2006) si reprezinta “suportul” unui proiect in cadrul Programului FP-6 al Uniunii Eurpene la care colaboreaza 23 participanti din diferite tari. Acronimul proiectului este SAFER – Seismic EArly Warning For EuRope.
Sistem performant de monitorizare
În cadrul activitatii tehnice depuse de Romania, prin INFP, in septembrie 2000 s-a semnat la Baza Aeriana Militara Patrick, Florida, SUA, acordul intre Guvernul Romaniei si Guvernul Statelor Unite ale Americii, prin Air Force Technical Application Center (AFTAC), privind „Infiintarea, functionarea si exploatarea in Romania a unei statii tip ARRAY de monitorizare a seismelor generate de orice sursa”, in sprijinul Tratatului de Interzicere a Experientelor Nucleare (CTBT-Comprehensive Nuclear Test Ban Treaty).
Reteaua de tip ARRAY construita pe o arie restransa in localitatea Moldovita-Sulita, judetul Suceava, este formata din 9 statii seismice, cu aparatura introdusa in foraje special realizate. Aceasta retea reprezinta instrumentul seismologic cel mai avansat din punct de vedere tehnologic, folosit la nivel global pentru studiul miscarilor seismice generate de orice sursa. Toate aceste realizari tehnice sunt in conformitate cu acordul dintre statele din cadrul Tratatului Atlanticului de Nord dar si al celor participante la Parteneriatul pentru Pace. Reteaua ARRAY din Bucovina a contribuit semnificativ la extinderea retelei seismice nationale, fiind cea mai moderna si mai performanta din aceasta parte a Europei, iar datele obtinute contribuie la realizarea unor studii avansate de hazard si de risc seismic, de zonare si microzonare seismica, de seismotectonica si seismicitate, de predictie a cutremurelor puternice vrancene cu precizia ceruta de utilitate (predictie de termen scurt), de discriminare a exploziilor nucleare, de cutremure.
Aceasta colaborare a condus la realizarea unui sistem informational integrat pe teritoriul Romaniei, la conectarea acestuia cu Centrul pentru Aplicatii Tehnice al Fortelor Aeriene ale Statelor Unite ale Americii (AFTAC) din Florida, SUA si la Centrul National de Date-INFP Magurele-Bucuresti.
Harti de microzonare seismica
Importanta realizarii acestor harti nu mai trebuie subliniata. Daca la nivel general se realizeaza harta de hazard seismic a Romaniei, la nivelul unui oras sau al unui municipiu, spatii dens populate, se impune construirea hartilor de microzonare seismica a acestora, pentru a pune la dispozitia proiectantilor date privind diferentele de intensitate ce pot exista intre diferite locuri, in timpul unui cutremur puternic. De exemplu, in municipiul Bucuresti, care are o suprafata de circa 272 km2, in timpul cutremurului de pamant din 30 august 1986, cutremur cu magnitudinea pe scara Richter, MGR =7,0, inregistrarile facute in diferite puncte ale orasului au aratat variatii ale acceleratiilor, de la simplu la triplu. De aceea, in anul 2001 a fost demarat un proiect intitulat „Microzonarea seismica a zonelor dens populate. Exemplu pentru Bucuresti”(2001-2004). De mentionat ca acest subiect a mai facut obiectul unor cercetari realizate cu Universitatea din Trieste, in cadrul Proiectului UNESCO, intitulat „Realistic Modeling of Sesmic Input for Megacities on Large Urban Areas”. Colaborarea cu Italia si Rusia, finantata de Proiectul NATO „Impact of Vrancea Earthquakes on the Security of Bucharest and Other Adjacent Urban Areas”(1999-2004), a condus la realizarea hartii de microzonare seismica a Bucurestiului. (NATO, alaturi de dimensiunea politica si militara are si o a treia dimensiune, cea stiintifica, mai putin cunoscuta, care finanteaza proiecte internationale de anvergura, conferinte internationale, burse de studiu etc). Au rezultat din cercetarile efectuate, 14 zone distincte in cuprinsul orasului Bucuresti, fiecare zona avand caracteristici specifice: pentru un cutremur maxim posibil in Romania cu magnitudinea MGR = 7,5 pe scara Richter, magnitudine luata in calcul si pentru proiectarea Centralei nuclearo-electrice (CNE) de la Cernavoda.
Aceasta premiera a condus la invitarea prof.Gh. Marmureanu sa sprijine, prin experienta sa, la microzonarea seismica a metropolei Istanbul.
Astazi, in 2007, colectivele din INFP conduse de Gh. Marmureanu, se ocupa cu elaborarea hartilor de hazard seismic local pentru orasele Iasi, Bacau, Buzau si Craiova, in cadrul unui proiect de cercetare de excelenta CEEX-2005 al MEdC. In aceste harti, in forma digitala, proiectantii diferitor constructii care trebuie sa reziste la cutremure puternice, vor gasi o multitudine de date doar printr-o simpla accesare a calculatorului: (i)-structura geologica a locului respectiv; (ii)-caracteristicile fizico-mecanice ale rocilor sau ale terenului; (iii)-accelerograma si acceleratia maxima de calcul etc. În acest fel proiectantii vor avea la dispozitie toate datele necesare pentru o proiectare sigura a caselor, asigurand astfel protectia populatiei.
Evaluarea corecta a hazardului seismic pentru o anumita zona sau pentru intreaga tara, ofera premiza indispensabila proiectarii antiseismice, deocamdata singura cale de reducere a pierderilor umane si materiale. Doua exemple sunt edificatoare in evaluarea – incorecta – a hazardului sesimic, exemple date studentilor la cursurile de pregatire postuniversitare, de la GFZ-Postdam, Germania.
Primul exemplu. În zona Tangshan, China, a avut loc un cutremur la 27 iulie 1976. Acesta a avut o magnitudine MGR =7,8 pe scara Richter si o intensitate, Imax=XI pe scara MSK. in timp ce pe harta de hazard seismic a tarii, era indicata intensitatea, Imax =VI (MSK) !! Comunicatele oficiale au anuntat peste 270.000 de morti si circa 2,5 milioane de raniti. Profesorul Wang, arata in anul 1987 absenta unor studii de paleoseismicitate, cu ajutorul carora s-ar fi aflat ca au mai fost in aceasta zona doua asemenea cutremure catastrofale cu o perioada de revenire de circa 3000 de ani. Al doilea exemplu este cel al cutremurului ce a avut loc in districtul Kobe (Japonia), la 17 ianuarie 1995 si care a avut o intensitate, Imax =X (in scara MSK) si o magnitudine MGR =7,2 pe scara Richter. Pe harta de hazard sesimic a Japoniei, in acest loc era trecuta intensitatea, Imax =VI (MSK)!! Pierderile de vieti omenesti au fost in jur de 5250 oameni, iar pagubele materiale au depasit 5 miliarde $.
Harta de hazard seismic a Romaniei
Orice analiza de risc seismic pleaca de la analizarea componentelor sale principale: hazardul si vulnerabilitatea, expunerea si localizarea fiind componente secundare. Construirea hartii de hazard seismic a Romaniei, care sa includa rezultatele inregistrarilor facute in ultimii ani, va permite o proiectare realista a constructiilor si o predictie pe termen lung a viitoarelor cutremure.
Ultima harta de macrozonare seismica, realizata in 1993, are regiuni in care intensitatile seismice sunt subevaluate (de exemplu, Dobrogea, Banatul etc), iar in alte locuri, supraevaluate. Intensitati de marimea I=IX pe scara Mercalli, fac ca judetul Vrancea, de exemplu, sa fie blocat unei dezvoltari durabile. O situatie aparte este in Banat, unde ultimele cutremure crustale din localitatile Banloc, Voitec, impun o modificare a predictiilor intensitatilor seismice a acestor zone. Pe de alta parte, capitolul privind „Actiunea seismica” din „Normativul de proiectare al constructiilor”, in faza experimentala, din anul 2004 , propus de MTCT si neacceptat de INFP, propune valori de proiectare care sunt departe de a fi credibile. Actuala harta de macrozonare seismica nu respecta normele europene EC8.
Gh. Marmureanu, estimeaza, cu prudenta, ca urmatorul mare cutremur de magnitudinea celui din 1940, va fi ceva mai tarziu si, apreciaza ca, exista suficient timp la dispozitie sa reparam (consolidam) ce s-a proiectat gresit conform Normativului de proiectare a constructiilor P13/1963. Exista in Bucuresti cartiere si cladiri proiectate intre anii 1970 si 1977 pentru o intensitate seismica mai mica fata de riscul real al unui viitor cutremur. De aici rezulta responsabilitatea cercetarilor de la INFP in gasirea unor valori reale pentru viitoarele proiectari a rezistentei constructiilor la magnitudinea cutremurelor.
In ultimul timp, Institutul de Geofizica al Universitatii Karlsruhe si Institutul de Geostiinte si Resurse Naturale, Hanovra, ambele din Germania, impreuna cu INFP – Magurele, pe baza datelor privind cutremurele din Romania, Bulgaria, Serbia, Republica Moldova si Ungaria, au realizat harti de hazard seismic pentru perioade de revenire de 96, 475 si 10.000 ani. Pe aceasta harta exista diferente majore intre ceea ce se cunoaste, atat din cataloagele de cutremure istorice, cat si din datele de la cutremurele mari din 1940, 1977 si 1986. Fara a intra in detalii, exemplificam faptul ca orasul Brasov este mentionat ca are aceeasi intensitate seismica cu Focsani, ceea ce nu este adevarat. Cercetarile continua, in colaborare internationala, pentru evidentierea unor date cat mai exacte fata de realitatea seismica.
În 2006 a fost demarat un proiect complex de mare responsabilitate pentru realizarea finala a hartii de hazard seismic a Romaniei, la care participa Universitatea Bucuresti-Facultatea de Geologie si Geofizica, INCERC Bucuresti, Institutul de Mecanica Solidelor al Academiei Romane si Facultatea de Matematica a Universitatii „Al. I.Cuza” din Iasi. Va fi una din cele mai complexe cercetari fundamentale, privind modul de propagare a undelor seismice in medii vascoelastice. În calcule vor fi folosite si datele din “work stations” aflate in dotarea INFP si a UniversitatiiTrieste-Italia, pentru frecvente de pana la 6-10 Hz. Harta va fi gata in luna septembrie 2008 si urmeaza a fi inaintata MTCT in vederea discutarii ei de catre specialistii din proiectare si invatamant, pentru a deveni normativ (cod) ce va servi la proiectarea tuturor obiectivelor social-economice, militare etc. din Romania, astfel ca acestea sa reziste la actiunea cutremurelor locale sau intermediare.
Tomografia seismica a unor obiective industriale
Rezistenta la cutremure a marilor baraje construite in Romania este o preocupare majora a INFP.
Tomografia seismica este una din tehnicile geofizice care reconstituie distributiile de viteze ale undelor elastice care traverseaza un volum de roca.
Utilizand echipamente speciale, pot fi detectate infiltratiile si anomaliile din digurile barajelor, evitandu-se astfel pericolul cedarii lor la viituri, la cutremure sau la supraincarcarea lacurilor de acumulare. In felul acesta se face o investigare corespunzatoare, in trei dimensiuni, a versantilor barajelor.
Barajul Vidraru a fost proiectat la o intensitate seismica, cu mult mai mica decat cea reala, deci a cutremurelor care au avut loc. În anul 1992 s-a facut o reevaluare seismica a seismicitatii din zona si a datelor seismice de proiectare de catre INFP si GEOTEC S.A. Bucuresti. Noile date seismice de proiectare au fost inaintate proiectantului si s-a constatat ca barajul ca structura, rezista, dar versantul sau stang are infiltratii puternice, ceea ce a condus la micsorarea rezistentei mecanice a rocilor din structura sa. În lacul din spatele barajului sunt circa 500 milioane m3 de apa, aceasta massa enorma de apa constituind un adevarat risc pentru localitatile din aval in cazul unui cutremur local. Trebuie mentionat ca la construirea barajului nu s-a luat in calcul posibilitatea unui cutremur puternic local, de suprafata, asa cum, din pacate, a avut loc in aceasta zona la 26 ianuarie 1916 (magnitudinea MGR =6.4 pe scara Richter) in localitatea Cumpana, Fagaras, apropiata de baraj. Atunci s-au produs modificari morfologice ale terenului la cativa km de coada lacului de acumulare. De asemenea sunt neclaritati daca falia Lovistei trece sau nu, chiar prin mijlocul barajului si daca este activa sau nu.
Datele sunt inca in lucru, dar se pare ca nu sunt probleme majore, cel putin din concluziile obtinute pana la aceasta data. Cercetarile vor fi continuate pentru barajul Bicaz.
Harta desfasurarii in timp real a cutremurului
În momentul terminarii unui cutremur catastrofal, autoritatile doresc sa cunosca imediat zonele care au fost afectate cel mai mult. Este vorba de realizarea hartii seismice a desfasurarii cutremurului in timp real Shake/Quake Map. Acest tip de harta, o noutate pe plan international, da posibilitatea factorilor de decizie, la nivel central sau regional, sa ia hotararile cele mai potrivite, altfel spus, masuri eficiente in timpul desfasurarii si dupa incetarea cutremurului. Pe aceasta harta apar, in diferite culori, zonele cele mai afectate. De exemplu, daca este vorba de un cutremur vrancean, atunci de la Iasi pana la Craiova, pe aceasta harta vor apare, in timp real, zonele cele mai calamitate si atunci factorii de decizie vor trimite fortele de interventie pentru a salva, la timp, vietile oamenilor sau bunurile materiale .
Noua cladire a INFP a fost construita in asa fel, incat in sala Comandamentului seismic, pe un perete de 10m inaltime si 16,18m latime(numarul de aur al lui Fidias) sa fie proiectata , in timp real, desfasurarea cutremurelor puternice. Aceasta este singura cladire din lume, construita special pentru Shake Map, dupa instalarea celor peste 140 accelerometre in localitatile dens populate din zona extracarpatica, de la Iasi pana la Craiova si Giurgiu si care vor transmite datele primite pe cale satelitara, in timp real.
In cadrul Proiectului CRC 461 (Colaborative Research Center) cu Universitatea din Karlsruhe, intitulat „Strong Earthquake: A Challenge for Geosciences and Civil Engineering” (1996-2012) se desfasoara, in prezent un proiect intitulat URS, pentru realizarea unei asemenea harti pentru Bucuresti.
În cadrul acestui proiect URS, pe parcursul unui an de zile (2003-2004) au fost instalate si monitorizate de catre INFP un numar de 55 instrumente broad-band (foarte scumpe) care au inregistrat, in timp real, toate cutremurele ce au avut loc. În total sunt necesare cca 140 instrumente K2 sau Quantera pentru cele 20 orase, de la Iasi la Craiova, ceea ce implica un cost ridicat al investitiei si obliga la o desfasurare a proiectului pe un interval de timp mult mai mare.
Gh. Marmureanu, face parte in cadrul Programului FP-6 al UE din Comitetul Executiv si participa ca director pentru partea romana la proiectul de cercetare SAFER-Seismic Early Warning for Europe, avand ca obiectiv realizarea hartii Shake Map pentru Bucuresti. Prin INFP, Romania este cu un pas inainte in cadrul acestui proiect, deoarece deja a dezvoltat sistemul de avertizare seismica in timp real, inca din anul 2004.
Comandamentul seismic national, cel care asigura veghea seismica continua, din noua cladire a INFP, a fost proiectat si executat in asa fel incat permite realizarea hartii desfasurarii, in timp real, pe un ecran imens (10m lungime si 4m latime) si pe alte 4 ecrane LCD, incat, in fiecare secunda, pe aceste ecrane vor aparea in diferite culori, de la alb (intensitate I=II-III pe scara Mercalli) la negru (intensitate I=IX-X), tot ce se intampla pe teritoriul tarii. Intregul comandament, interiorul sau, este ca un “Star Treck” din filmele cunoscute.
In loc de concluzii
Problema cea mai importanta in seismologie este predictia cutremurelor de pamant. Chiar daca Institutul National de Fizica Pamantului, oarecum, nu spune ca aceasta-i problema sa nr.1, totusi, fiecare cercetator seismolog incearca sa dea un raspuns, predictia fiind un fel de chintesenta a tuturor cunostintelor sale.
Nasterea seismologiei moderne se considera a fi 18 aprilie 1906, cand a avut loc catastrofalul cutremur de la San Francisco. Pentru prima data s-a inteles modul de deformare a structurii cladirilor, modul cum tavanul se deplaseaza in sens opus cu dusumeaua. Tsunamiul din 26 decembrie 2004, aparut pe coastele Indoneziei, Indiei, Sri Lanka etc, declansat de un urias cutremur cu magnitudinea Richter MW =9,40 (echivalentul a 19.500.000 bombe atomice tip Horoshima), a secerat peste 380.000 de vieti. Cutremurul cu magnitudinea MW =7,6 produs in octombrie 2005 in Kashmir a ucis cel putin 73.000 persoane. Probabil un milion de oameni ar fi ucisi sau raniti daca un cutremur puternic ar darama structurile inalte, neconsolidate, din Teheran, Kabul sau Istanbul. Una din cele mai mari economii ale lumii, Japonia, este o tara cladita pe patru mari placi tectonice unde exista un sistem de falii aparute dupa producerea ruperii placilor, care preced producerea cutremurului puternic.
De aceea predictia seismica inseamna prevederea cu acuratete a timpului, magnitudinii si a locului unde se va produce un cutremur. Precizia este cuvantul cheie in aceasta definitie, adica, predictia sa fie astfel realizata, incat, daca un cutremur apare, atunci acesta sa fie cel specificat de predictie.
În ultimii ani, predictia cutremurelor de pamant a devenit ani una din problemele centrale ale cercetarii seismologice. Evident, aceasta nu este numai o problema de seismologie, fiindca predictia implica si metode geofizice, geochimice, geomorfologice-geodezice, biofizice, magnetotelurice etc. Cutremurele nu se produc aleatoriu, acestea sunt precedate de anumite semne.
În Japonia, oamenii de stiinta afirma ca pot, cu destula aproximatie, sa prezica cutremurele (cf. Koshumi Yamaoka, Institutul de Cercetari Seismologice al Universitatii din Tokyo, National Geografic, editia Romania, aprilie 2006, p.44)
Dintre toate zonele epicentrale din tara noastra, zona seismogena Vrancea este de departe cea mai importanta prin energia cutremurelor, aria lor de macroseismicitate si prin caracterul persistent al epicentrelor. De aceea Programul de Fizica Pamantului (HG 1313/26.11..1996) defineste clar directia principala de activitate a actualului INFP: Cercetari privind monitorizarea seismicitatii teritoriului Romaniei, a evaluarii hazardului seismic si a predictiei cutremurelor de pamant. Toate activitatile desfasurate in ultimii ani au fost dirijate in mai multe directii pentru a cuprinde complexitatea si responsabilitatea deciziilor finale.
Scopul acestei prezentari nu este, asa cum am mentionat si mai inainte, de a face un review al cercetatorilor si cercetarilor fundamentale din Romania in domeniul seismologiei care a implinit 100 de ani (2002) de existenta. Mai mult ca in alte domenii, in seismologia romaneasca, punctele de vedere au avut – si mai au – un mare grad de subiectivitate, datorita lipsei in trecut a unei aparaturi adecvate si a folosirii metodelor matematice moderne de analiza a datelor reale. Este un punct de vedere al autorului acestor randuri care a avut privilegiul de a cunoaste si alti distinsi seismologi de la IFA, de exemplu, D. Enescu, I. Cornea, Tr. Iosif, C. Radu si altii. Ce am dorit sa subliniez in acest articol, a fost intrarea in Europa a seismologiei romanesti atat prin noul institut cat si prin cercetarile de anvergura internationala materializate prin numeroasele articole stiintifice publicate in reviste top ale domeniului, dar si in dezvoltarea unor proiecte de anvergura internationala. Aceste rezultate din ultimii ani se datoreaza in special profesorului Gh. Marmureanu, management-ului sau performant, dar si entuziasmului si daruirii sale pe altarul seismologiei romanesti a secolului 21. Dealtfel Comisarul european pentru stiinta si cercetare J. Potocnik care a vizitat la 11 septembrie 2006 noua cladire a INFP si a luat cunostinta de activitatea ce se desfasoara aici, a conchis ca INFP a devenit prin anvergura rezultatelor sale un institut de talie europeana.
