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Search, Covid-19 lockdown has turned off 50% of the Earth's seismic noise

This is what research published in the journal Science reveals. Among the 76 authors the professor Andrea Cannata of the University of Catania


Lockdown measures taken to combat the spread of Covid-19 resulted in a 50% reduction in seismic noise amplitude worldwide in the first half of 2020. This is demonstrated by research - entitled Global quieting of high-frequency seismic noise due to COVID-19 pandemic lockdown measures - published these days in the prestigious international journal Science and the result of a unique scientific collaboration involving 76 researchers from 66 institutions in 27 countries.


The study was conceived by Thomas Lecocq, seismologist of the Royal Observatory of Belgium, who shared his method of analysis with the seismological community to facilitate the analysis of seismic data from all over the world. Among the authors of the study was also Prof. Andrea Cannata, associate of Solid Earth Geophysics at the Department of Biological, Geological and Environmental Sciences of the University of Catania.


Based on the analysis of the data collected from 337 seismic stations installed worldwide - mainly detected in the time interval between November 2019 and May 2020 - the study showed that seismic noise has reduced in many countries and regions, showing a "wave" of attenuation that, following the timing of the lockdown, moves from China to Italy and the rest of the world.


Several terabytes of available data - coming from "high level" seismic monitoring networks and also from simple private and public seismic sensors shared with the scientific community - have been found, processed and analyzed by the team.


Professor Andrea Cannata

"The "seismic lockdown" is the result of the physical-social distancing measures, the reduction of economic and industrial activities and the decline in tourism and travel - explains Prof. Cannata -. The quiet period of seismic noise in 2020 is the longest and most important anthropogenic seismic noise reduction ever recorded".


"Traditionally, seismology focuses on the measurement of seismic waves, the vibrations that travel through the ground recorded by seismometers, which develop after earthquakes - the Etnean teacher adds -. Seismic recordings from natural sources are, however, "soiled" by high-frequency vibrations (similar to "buzzing") produced on the earth's surface by humans: activities such as walking, driving cars and taking the train create seismic waves that propagate underground. Industrial activities and construction work also generate seismic waves recorded by seismometers".

According to the study, which verified that there was no reduction in earthquakes in 2020, the decline in anthropogenic seismic "hum" was unprecedented and, in particular, the strongest reductions in seismic noise were found in urban areas. But the study also showed significant reductions in seismic noise in sensors located in wells hundreds of meters deep and in more remote areas such as sub-Saharan Africa.

Another significant finding of the study is the strong correspondence between seismic noise reduction and human mobility data from navigation apps made public by Google and Apple.


"This correlation shows how seismic data can be used to monitor human activities in near real time and to quantify the effects of lockdowns and reopenings thus avoiding privacy issues - explains Prof. Cannata - The lockdown, moreover, has produced several environmental effects such as the reduction of atmospheric emissions, traffic and noise pollution affecting wildlife. To characterize this time interval the term "anthropause" was coined. This research thus represents the first study of the impact of anthropause on the Earth solid under our feet on a global scale".


"The study also showed the first evidence that signals of earthquakes previously hidden in seismic noise were clearer during lockdown - the teacher continues -. This work will stimulate further research on "seismic lockdown" and finding previously hidden signals from e.g. earthquakes and volcanoes will be a key objective of future scientific research. With increasing urbanization and population growth globally, more and more people will live in geologically dangerous areas. Therefore, it will become more important than ever to characterize the anthropogenic noise that human activities generate so that seismologists can better "listen" to the Earth, especially in urban environments, and monitor soil movements.

Therefore it will become more important than ever to characterize the anthropogenic noise that human activities generate so that seismologists can better "listen" to the Earth, especially in urban environments, and monitor the movements of the ground beneath our feet".




Ricerca, il lockdown ha "spento" il rumore sismico della Terra del 50%


E' quanto rivela una ricerca pubblicata sulla rivista Science. Tra i 76 autori il docente Andrea Cannata dell’Università di Catania

Le misure del lockdown, adottate per combattere la diffusione del Covid-19, hanno prodotto una riduzione del 50% dell’ampiezza del rumore sismico a livello mondiale nel primo semestre del 2020. Lo dimostra una ricerca – dal titolo Global quieting of high-frequency seismic noise due to COVID-19 pandemic lockdown measures – pubblicata in questi giorni sulla prestigiosa rivista internazionale Science e frutto di una collaborazione scientifica unica che ha coinvolto 76 ricercatori di 66 istituzioni in 27 paesi.

Lo studio è stato ideato da Thomas Lecocq, sismologo del Royal Observatory of Belgium, che ha condiviso il suo metodo di analisi con la comunità sismologica per facilitare l'analisi dei dati sismici provenienti da tutto il mondo. Tra gli autori dello studio anche il prof. Andrea Cannata, associato di Geofisica della Terra solida del Dipartimento di Scienze biologiche, geologiche e ambientali dell’Università di Catania.


Sulla base dell’analisi dei dati raccolti da 337 stazioni sismiche installate in tutto il mondo - rilevati principalmente nell’intervallo di tempo tra novembre 2019 e maggio 2020 -, lo studio ha permesso di evidenziare come il rumore sismico si sia ridotto in molti paesi e regioni, mostrando un'”ondata” di attenuazione che, seguendo le tempistiche del lockdown, si muove dalla Cina all’Italia e al resto del mondo.


Numerosi terabyte di dati disponibili – provenienti da reti di monitoraggio sismico di “alto livello” e anche da semplici sensori sismici privati e pubblici condivisi con la comunità scientifica - sono stati reperiti, elaborati e analizzati dal team.


«Il “lockdown sismico” è il risultato delle misure di distanziamento fisico-sociale, della riduzione delle attività economiche e industriali e del calo nel turismo e nei viaggi – spiega il prof. Cannata -. Il periodo di quiete del rumore sismico del 2020 è la riduzione del rumore sismico antropogenico più lunga e più importante mai registrata».


«Tradizionalmente la sismologia si concentra sulla misurazione delle onde sismiche, le vibrazioni che viaggiano attraverso il terreno registrate dai sismometri, che si sviluppano in seguito ai terremoti – aggiunge il docente etneo -. Le registrazioni sismiche provenienti da sorgenti naturali sono tuttavia “sporcate” da vibrazioni ad alta frequenza (simili a "ronzii") prodotte sulla superficie terrestre dagli esseri umani: attività come camminare, guidare automobili e prendere il treno creano onde sismiche che si propagano nel sottosuolo. Anche le attività industriali e i lavori di edilizia generano onde sismiche registrate dai sismometri».

In base allo studio, verificato che nel 2020 non è stata registrata una riduzione dei terremoti, il calo del "ronzio" sismico antropogenico è stato senza precedenti e, in particolar modo, le più forti riduzioni del rumore sismico sono state riscontrate nelle aree urbane. Ma lo studio ha anche evidenziato significative riduzioni del rumore sismico in sensori collocati in pozzi a centinaia di metri di profondità e nelle aree più remote come nell'Africa subsahariana.

Altro dato significativo dello studio è rappresentato dalla forte corrispondenza tra la riduzione del rumore sismico e i dati sulla mobilità umana ricavati dalle app di navigazione e resi pubblici da Google e Apple.


«Questa correlazione mostra come i dati sismici possano essere utilizzati per il monitoraggio delle attività umane in tempo quasi reale e per quantificare gli effetti dei lockdown e delle riaperture evitando così problematiche legate alla privacy – spiega il prof. Cannata -. Il lockdown, inoltre, ha prodotto diversi effetti ambientali come la riduzione delle emissioni in atmosfera, del traffico e dell'inquinamento acustico che incidono sulla fauna selvatica. Per caratterizzare questo intervallo di tempo è stato coniato il termine "antropausa". Questa ricerca rappresenta così il primo studio sull'impatto dell'antropausa sulla Terra solida sotto i nostri piedi a scala globale».


«Lo studio, inoltre, ha mostrato le prime evidenze che segnali di terremoti precedentemente nascosti nel rumore sismico sono risultati essere più chiari durante il lockdown – continua il docente -. Questo lavoro stimolerà ulteriori ricerche sul “lockdown sismico” e trovare segnali, precedentemente nascosti, prodotti ad esempio da terremoti e vulcani, sarà un obiettivo chiave delle prossime ricerche scientifiche. Con la crescente urbanizzazione e l'aumento della popolazione a livello globale, infatti, sempre più persone vivranno in aree geologicamente pericolose. Pertanto diventerà più importante che mai caratterizzare il rumore antropogenico che le attività umane generano in modo che i sismologi possano “ascoltare” meglio la Terra, specialmente in ambienti urbani, e monitorare i movimenti del suolo sotto i nostri piedi».