Sismologia na Escola

O deslizamento rápido de um bloco em relação ao outro ao longo do plano de falha gera ondas volúmicas de dois tipos: P (longitudinais) e S (transversais). As ondas Primárias (P) são ondas longitudinais sendo as mais rápidas, propagando-se em sólidos e fluidos. Fazem vibrar as partículas materiais na mesma direção em que a onda se propaga. Em oposição, as ondas Secundárias (S) são ondas transversais, mais lentas e apenas se propagam em sólidos. Fazem vibrar as partículas materiais na direção perpendicular àquela em que a onda se propaga.

ler mais

As ondas sísmicas mais destrutivas são em geral as ondas S, pois são aquelas que têm maior amplitude na região epicentral, onde o movimento do solo é mais forte. As estruturas de longas dimensões, como arranha-céus, pontes, etc, são especialmente afectadas por ondas sísmicas de longo período, como as ondas de superfície ou ressonâncias geradas em bacias sedimentares. As ondas de superfície são aquelas que têm maior amplitude a grandes distâncias do epicentro, sendo aquelas que se propagam à volta da Terra com menor atenuação. No entanto, na região epicentral, onde os estragos são maiores, as ondas de superfície geralmente ainda não se encontram bem desenvolvidas.

A litosfera é a camada mais externa da parte sólida do nosso planeta. Por ser a camada mais externa, é também a mais fria, o que faz com que tenha um comportamento dominantemente elástico e frágil. Assim sendo, quando submetida a forças (normalmente tectónicas, mas que também podem ter outras origens), a litosfera deforma de forma elástica. Ao atingir o limite de deformação elástica, fratura. A fracturação permite o deslizamento de um bloco rochoso em relação a outro, ao longo de um plano de falha. Um sismo é um evento de fracturação da litosfera, com o subsequente deslizamento de um bloco rochoso em relação ao outro. O hipocentro corresponde assim à zona onde começou a fratura e consequente deslizamento dos blocos.

Os sismos libertam a energia potencial que tinha sido acumulada durante a deformação elástica da litosfera. Parte da energia libertada é utilizada na fracturação das rochas, outra parte perde-se em calor. Há também uma parte da energia libertada que se propagada a partir da falha sob a forma de ondas sísmicas.

A magnitude é uma grandeza que pretende ser uma medida da energia sísmica libertada durante um sismo, pela rotura brusca numa falha. A magnitude calcula-se a partir da amplitude das ondas sísmicas nos sismogramas, para distâncias conhecidas entre o hipocentro e a estação sísmica. Ela é expressa numa escala logarítmica, o que significa que o aumento de uma unidade da magnitude corresponde a um aumento de 10 da amplitude das ondas sísmicas que estiveram na base da sua determinação. Conforme o tipo de ondas usadas na sua determinação, assim se definem diferentes escalas que nem sempre dão os mesmos valores para o mesmo evento.

A magnitude foi primeiramente definida por Richter, em 1937, a partir da amplitude máxima do registo sísmico, expressa em mícron, obtido por um sismómetro de Wood-Anderson. Hoje em dia estes sismómetros já não estão em operação, mas o seu comportamento pode ser simulado. Esta magnitude é ainda hoje reportada por muitos observatórios no mundo inteiro, como o IPMA. Ela designa-se também por magnitude local (ML ou Ml). Esta escala apenas se pode aplicar a sismos locais e regionais (distâncias epicentrais até ~1000 km) e satura para sismos de magnitude superior a ~7. Não se usa para os telessismos ou para os grandes sismos.

Para os sismos distantes podem-se usar outras escalas como a mb, baseada na amplitude dos 1ºs segundos da onda P, ou a MS baseada na amplitude das ondas superficiais. No entanto ambas as escalas saturam para os grandes sismos, mais cedo a mb (satura a ~6.6) e mais tarde a MS (satura a ~8.4). Uma vez que os sismos profundos não geram ondas superficiais, a escala MS também não é adequada para caracterizar esses eventos.

Hoje em dia as principais agências internacionais usam nos seus relatórios uma escala de magnitudes que se aplica em todas as circunstâncias e que não satura, que é a magnitude do momento sísmico, Mw. Esta magnitude usa o registo completo de todas as ondas registadas e não apenas a amplitude máxima ou pico de uma delas. Outra vantagem da escala de Mw é estar diretamente relacionada com as características das fontes sísmicas, ou seja, com a rotura brusca que ocorre na falha. Esta á a magnitude que é dada pelas agências internacionais, mesmo sem dizer de que tipo se trata. Os media, erradamente, traduzem este valor para a “escala de Richter”, o que é incorreto. A escala de Richter, ou magnitude local, continua a ser usada para caracterizar os pequenos sismos pois nesse caso ela é comparável com Mw e mais fácil de calcular.

As escalas de magnitude não têm, em princípio, limites nem superior nem inferior. Já vimos que, excluindo a magnitude de momento (Mw), todas as outras escalas saturam a partir dum certo nível. Em relação aos valores mais baixos é perfeitamente lícito falarmos em magnitudes negativas (porque a escala é baseada numa escala logarítmica), mas o limite actual de sensibilidade dos sismómetros impõe uma fasquia por volta dos –2. A magnitude máxima pode ter um limite imposto pela estrutura da Terra, dado pela resistência e espessura da crosta e manto superior, bem como pela dimensão das falhas existentes. Os maiores sismos já registados de forma instrumental foram: i) O sismo do Chile em 22/5/1960, com Mw=9.5; ii) O sismo do Alaska em 28/3/1964, com Mw=9.2; iii) O grande sismo de Samatra, em 26/12/2004, com Mw=9.1.

A Intensidade sísmica (também designada de macrossísmica) é uma medida qualitativa da severidade do movimento do solo num dado local provocado pela passagem das ondas sísmicas. O movimento do solo é avaliado através dos efeitos que o sismo tem sobre pessoas, animais e construções. A classificação dos danos nos edifícios tem em consideração o material de construção e a sua resistência estrutural. A intensidade sísmica exprime-se em escalas, sendo a mais vulgarizada entre nós a escala de Mercalli Modificada que está a ser substituída pela escala EMS ou Escala Macrossísmica Europeia. A partir do grau V começam a observar-se danos nas estruturas menos resistentes.

Luis Matias no jornal i

Quer num caso quer no outro (Lisboa e Cascais) já foram realizados estudos que mostram quais seriam as zonas inundadas e também qual a velocidade da corrente associada ao tsunami. Mesmo uma pequena altura de água (por exemplo pelo joelho) pode arrastar uma pessoa se a velocidade da corrente for muito elevada

ler mais

Tsunami é uma palavra japonesa que significa onda (nami) de porto (tsu). Um tsunami é uma série de ondas de grande comprimento de onda e de grande período, geradas por sismos submarinos. Podem também ser gerados por erupções vulcânicas, deslizamentos de terras sub-aéreos ou submarinos e muito raramente pelo impacto de meteoritos no oceano. Estas ondas podem atingir grandes dimensões atravessar bacias oceânicas inteiras perdendo muito pouca energia. Estas ondas propagam-se como ondas gravíticas com períodos típicos entre 10 e 60 minutos. Ao entrarem em águas pouco profundas estas ondas inclinam-se e a sua altura aumenta, inundam as zonas costeiras baixa, podem rebentar e causar enormes estragos. Os tsunamis não têm nenhuma relação com as marés; o nome popular “onda de maré” é completamente enganador. Para saber mais consultar o Glossário de Tsunamis.

ler mais

A liquefação ocorre quando sedimentos saturados com água próximo da superfície perdem a sua força de coesão devido aos movimentos fortes gerados por um sismo, comportando-se então como um fluído. Se a liquefação ocorrer debaixo de edifícios ela pode causar grandes estragos durante um terremoto. Por exemplo, em 1964 o terremoto de Niigata causou liquefação em grande parte de Niigata, Japão que destruiu muitos edifícios (ver imagem em baixo).

ler mais

Os sismos que ocorrem sob o oceano ou na sua vizinhança podem causar tsunamis que podem ser destruidores. O tsunami é gerado pelo deslocamento súbito do fundo do oceano. Esse deslocamento depende não só da magnitude, mas também da profundidade a que ocorreu a rotura sísmica e o tipo de movimento na falha. Sismos profundos (rotura a 100 km ou mais de profundidade) não geram tsunamis, pelo menos de forma direta. Deslizamentos de terras induzidos pela vibração sísmica podem ocasionalmente ocorrer e dar origem a tsunamis de carácter mais local. Uma falha de desligamento pode gerar tsunamis, mas de muito menor amplitude que as falhas com movimento normal ou inverso. No caso de Portugal Continental as falhas que podem gerar sismos são predominantemente de caracter inverso e não são profundas pelo que havendo um grande sismo sob o oceano na vizinhança da costa há uma muito forte probabilidade que se gere um tsunami, tal como ocorreu a 1 de novembro de 1755, ou com menor amplitude, em 28 de fevereiro de 1969.

Essa informação está disponível em várias páginas na Internet, como por exemplo na página do IDL:

Tsunami Info

Portugal está localizado a norte da fronteira das placas tectônicas Africana e Euroasiática. Esta fronteira é convergente e a 200 km Sudoeste do Algarve gerou um sistema complexo de falhas. Consequentemente esta zona tem a maior frequência de sismos de grande magnitude (>5), ver figura em baixo.

ler mais

A resposta é não. Analisando os dados estatísticos do número de sismos por ano desde 1990 até 2017 conclui-se que a frequência de sismos varia ao longo dos anos mas não mostra qualquer tendência para o crescimento. Isso é verdade quer para os sismos de menor magnitude (de 5.0 a 5.9) quer para os sismos de maior magnitude (superior a 7.0), como se mostra nos gráficos seguintes

ler mais

Ver a entrada “É possível prever um sismo?”.

Baseado nos relatos históricos sobre o tsunami de 1 de novembro de 1755, nas observações do tsunami de 28 de fevereiro de 1969 e nas modelações realizadas sabemos que um tsunami gerado a Sul ou Sudoeste do Algarve alcança a costa mais próxima do Barlavento Algarvio em pouco mais de 10 minutos e atinge Cascais em cerca de 30 minutos. O tsunami propaga-se em seguida de forma mais lenta pelo interior do estuário do Tejo demorando 90 minutos a atingir o Poço do Bispo. As ondas do tsunami são antecedidas pelas ondas sísmicas que no caso dum grande sismo originado nessa região servem de aviso. Se estiver na praia, junto à costa ou cursos de água e sentir um sismo forte ou prolongado deve dirigir-se imediatamente para um sítio elevado sem esperar os alertas oficiais que poderão ainda demorar alguns minutos. Portugal Continental pode também ser atingido por tsunamis com outras origens, por exemplo causados por um sismo na falha da Gloria como ocorreu em 26 de Maio de 1975. Nestes casos o tempo de percurso do tsunami à costa é de 1 hora ou mais.

Existem hoje em dia ferramentas computacionais para análise do risco sísmico em Portugal que permitem simular cenários sísmicos e estimar os seus efeitos em regiões específicas. Estas ferramentas conduzem à avaliação de danos e perdas (humanas e económicas) nas diferentes regiões, face a determinados cenários sísmicos, tendo em conta os conhecimentos recentes sobre a perigosidade sísmica, as características dos solos nas diferentes regiões, e a vulnerabilidade sísmica das tipologias representativas do parque construído.

Podem assim estimar-se as consequências, no presente, de um sismo com caraterísticas semelhantes às do sismo de Lisboa de 1755. Numa situação destas, e nomeadamente na região da área metropolitana de Lisboa, esperar-se-iam danos muito elevados nas construções mais vulneráveis e valores muito significativos de perdas económicas associadas à danificação das construções e à interrupção de serviços.

Resposta da SPES ao Jornal i

Portugal, apesar de ser um país de sismicidade globalmente moderada (quando comparado por exemplo com países como o Japão, o Oeste dos Estados Unidos, a Itália, etc.), tem um risco sísmico elevado em algumas regiões, contribuindo para tal a ausência de resistência sísmica de algumas construções, a degradação do parque construído, e ainda a concentração de população e atividades económicas em centros urbanos importantes localizados em regiões de maior perigosidade sísmica. Outros aspectos devem ser contabilizados para o risco sísmico como por exemplo, o impacto social e econômico em regiões exteriores à região afetada, e a capacidade da sociedade lidar com os efeitos do sismo.

As zonas com maior risco são as zonas do sul do país, Açores (salvo Flores e Corvo), sendo particularmente sensíveis todas as zonas mais populosas como a zona da grande Lisboa e o Algarve.

Tal como ocorreu noutros locais do mundo, as previsões apontam para um elevado número de vítimas, bem como grandes danos no parque habitacional e nas redes de infraestruturas, daí resultando um elevado impacto económico e social.

Resposta da SPES ao Jornal i

O risco sísmico representa uma medida das perdas (económicas e/ou humanas) esperadas, para determinados elementos expostos ao perigo, face a um sismo futuro. Como não há certezas em relação à ocorrência dos sismos (eles são, ainda, imprevisíveis), nem certezas quanto aos danos exatos que uma estrutura possa sofrer, o risco sísmico é usualmente expresso pela probabilidade de as perdas ocorrerem para um certo período de tempo de exposição. Os elementos em risco podem ser bens construídos, atividades económicas ou população.

O risco sísmico exprime-se como a conjugação de 3 fatores:

Risco = Perigo * Vulnerabilidade * Exposição

O Perigo (ou perigosidade) caracteriza a ação sísmica sobre os elementos em risco, ou seja, a vibração do solo. Esta ação é avaliada de muitas formas, sendo as mais simples a Intensidade Macrossísmica ou a aceleração máxima de pico (PGA). A ação sísmica depende da magnitude do sismo que lhe dá origem e da distância da fonte sísmica ao local, do tipo de rotura sísmica, da propagação das ondas sísmicas no interior da Terra, etc. Existe, no entanto, um elemento de primordial importância a considerar, a possível amplificação da ação sísmica pela estrutura geológica do local, designada por efeito de sítio.

IPMA: http://www.ipma.pt/pt/geofisica/sismicidade/

EMSC: https://www.emsc-csem.org

USGS: https://earthquake.usgs.gov/earthquakes

Os sismos são uma inevitabilidade, mas as suas consequências não. É hoje possível minimizar as consequências dos sismos, adotando e implementando regras e procedimentos adequados no projeto e construção de edifícios e infraestruturas, tomando medidas de prevenção e fazendo um bom planeamento das ações a tomar após a ocorrência dos sismos.

Quando essas medidas transversais são adotadas, como sucede em alguns países, as desgraças podem não ocorrer. Quando algo deixa de ser feito, ou planeado, ou verificado, sobretudo porque a população e os decisores não estão cientes do risco que correm, as perdas humanas e materiais são inevitáveis.

Em Portugal, os conhecimentos e a regulamentação sobre a construção estão ao nível do que mais avançado se faz a nível mundial, o mesmo não podendo ser dito quer sobre a verificação e certificação da sua implementação na construção, quer relativamente à sua concretização na reabilitação das construções especialmente vulneráveis.

Por outro lado, muito se tem avançado recentemente no planeamento e implementação de medidas preventivas, embora o atraso em relação a outros países ainda seja significativo.

A comunicação social pode desempenhar um papel muito importante na sensibilização da população e dos políticos para a perceção do risco sísmico e para a salvaguarda das pessoas e bens. Este tipo de notícias deveria ser mais continuado e não fruto de um interesse jornalístico pontual. O que está em jogo é muito importante e por isso cada um de nós tem de desempenhar o seu papel.

No seio da comunidade científica e técnica, têm sido realizados diversos estudos de avaliação de risco sísmico e identificação de estratégias para a sua mitigação, nomeadamente baseadas em medidas de redução da vulnerabilidade das diferentes tipologias construtivas existentes, do ponto de vista da sua segurança sísmica.

A este nível, a Sociedade Portuguesa de Engenharia Sísmica (SPES; http://spes-sismica.pt) tem vindo a desenvolver nas últimas décadas importantes esforços em colaboração com as comunidades técnica e científica, de forma a sensibilizar os poderes públicos para o problema sísmico em Portugal. Refere-se nomeadamente uma proposta para um programa nacional de redução da vulnerabilidade sísmica do edificado, que veio a traduzir-se numa Resolução da Assembleia da República em 2010, aprovada por unanimidade (Resolução da Assembleia da República n.º 102/2010 – “Adoção de medidas para reduzir os riscos sísmicos”). Infelizmente, até hoje não foram dinamizadas nem implementadas as medidas aí recomendadas.

Resposta da SPES ao Jornal i

A referência mais antiga a comportamento animal anormal antes de um grande terremoto vem da Grécia antiga, em 373 AC. Ratos, cobras, texugos e centopeias foram documentadas a fugir das suas tocas e a dirigirem-se para segurança vários dias antes de um terremoto destruidor. Existem muitos relatos de evidência ocasional sobre animais que exibem comportamento estranho semanas ou segundos antes de um terramoto. Contudo não existem evidências para que esse comportamento animal antes de eventos sísmicos seja sistemático e de confiança como aviso precursor. Também não é ainda claro qual o mecanismo que pode causar esse comportamento, nos poucos casos em que ele tem sido observado.

Um dos casos mais citado de previsão sísmica de sucesso baseado no comportamento de animais e também nas observações de pequenos sismos e na alteração do nível de poços ocorreu em Haicheng na China em Fevereiro de 1975. Sabe-se hoje que a cidade de cerca de 1 milhão de habitantes teria sido evacuada mais de uma vez antes da última evacuação que antecedeu o sismo de magnitude 7.3 evitando um grande número de vítimas. O sistema de previsão sísmica então implementado na China falhou dramaticamente no ano seguinte quando o sismo de Tangshan de magnitude 7.5 causo mais de 200 mil mortos em Julho do ano seguinte.

Inspirado em:

Can animals predict earthquakes?

O último grande terramoto que afetou a maior parte do território nacional foi em 1755, mas desde então outros sismos causaram danos e vítimas (Benavente 1908, Atlântico 1969, Terceira 1980, Faial 1998).

Não é possível prever a data de ocorrência nem a magnitude do próximo sismo, mas é muito provável que algo semelhante ou até mais gravoso que o sismo de 1755 ocorrerá no futuro.

Esta previsão é a mesma que pode ser feita relativamente a outros riscos com os quais nos preocupamos. Por exemplo, não sabemos onde ocorrerá o próximo acidente de viação nem quantas vítimas causará, mas sabemos estimar o número de acidentes e de vítimas.

A previsão de sismos é um problema estudado na área da Sismologia, sendo importante distinguir três conceitos:

- A previsão a curto prazo, aquela que pode levar à decisão de evacuar populações das áreas de risco, ainda está longe de ser alcançada e provavelmente nem todos os sismos poderão vir a ser previstos;

- A previsão a médio prazo, que tem tido vários casos de sucesso, como foram os casos do sismo de Izmit na Turquia (1999) ou o sismo de Sumatra de 2004. Falhas cuja atividade é bem conhecida e que não tenham rompido há bastante tempo são mais prováveis de vir a romper no futuro próximo;

- A previsão a longo prazo, aquela que permite a elaboração dos regulamentos de construção antissísmica, que são a melhor proteção da sociedade contra os sismos futuros.

Existem experiências de monitorização de falhas ativas com evidência superficial (por exemplo a falha de S. André, na Califórnia) que permitem avaliar ao longo do tempo a evolução dos movimentos relativos entre planos de falha. O progresso destes movimentos no tempo e ao longo do comprimento da falha possibilita a identificação dos trechos da falha com maior concentração de tensões, onde, com maior verosimilhança, poderão ocorrer sismos.

Resposta da SPES ao Jornal i

Como os tsunamis de que estamos a falar têm a sua origem em grandes sismos, deverá consultar a informação existente sobre “previsão sísmica” na página do IDL.

ler mais