Speciale: dalla Torino alla Palermo scale

Quantificare il rischio
di Livia Giacomini - Copyright Tumbling Stone 2002
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Quantificare l'incidenza di un rischio è un problema non banale in qualsiasi campo di applicazione. Un esempio per tutti: quanto può essere pericolosa una macchina che corre su una certa strada a una determinata velocità? In altre parole, che potenziale rischio di impatto porta con se'? Ovviamente, ciò dipende da molti fattori (come il percorso scelto, l'esperienza del pilota, le condizioni della strada etc etc) . Anche chiarendo tutte queste interconnessioni tra i diversi parametri in gioco, per quantificare il rischio è necessario definire un parametro probabilistico (poiche', dal punto di vista della quantificazione del rischio, la possibilita' che la macchina esca di strada e' un evento puramente statistico!).

Immaginate di applicare questo concetto al settore dei NEO (dict. in english) per quantificare il rischio di impatto di un asteroide con la Terra. In questo caso la faccenda e' ben piu' complicata della macchina dell'esempio, primo perche' l'orbita di un NEO e' altamente caotica su tempi scala dell'ordine del secolo (vedi cos'e' il caos in questo numero di T.S.), secondo perche' questa traiettoria puo' essere nota solo in modo probabilistico (vedi il concetto di regione d'incertezza, dict. in english). Come se volessimo calcolare il rischio che la nostra macchina esca di strada avendo solo vaghe informazioni su quale tragitto percorrerà, quali siano le condizioni della strada, o l'abilita' del pilota.

Tutte queste incognite rendono molto difficile il lavoro dei meccanici celesti impegnati nel determinare il rischio rappresentato da ogni singolo NEO scoperto; è un problema cruciale, perché la chiarezza in materia rappresenta la possibilità di allertare la comunità astronomica prima, ed eventualmente le autorità e i media poi, circa la pericolosità di un oggetto. Oggi, nel tentativo di rendere più precisa questa difficile quantificazione del rischio, è in atto una piccola rivoluzione.

Infatti, proprio con lo scopo di valutare se una IAU Technical Review di un certo impatto sia necessaria, il Gruppo di Lavoro dello IAU sui Near-Earth Objects raccomanda l'uso della nuova Scala Tenica di Palermo, presentata per la prima volta al meeting internazionale che si è svolto nel giugno dello scorso anno (vedi Tumbling Stone numero 5: special issue) da Chesley e collaboratori (clicca qui per il preprint dell'articolo ).

Ma andiamo con ordine: anche chi non e' del settore e' sicuramente al corrente che un metodo di quantificazione del rishio esisteva gia' dal 1999, l'ormai famosissima scala di Torino. Ma come funzionava questa scala di Torino e per quali motivi e' stato necessario operare questo cambiamento?

Per entrare nei dettagli tecnici, quella di Torino è una scala a due parametri, usati per classificare la pericolosita' di un oggetto celeste. I parametri caratterizzanti il grado di pericolo di un incontro sono la sua energia cinetica e la probabilita' di collisione (vedi box sulla Scala di Torino per maggiori dettagli).

Questa prima classificazione nasce come strumento di comunicazione con il pubblico, ed e' dunque studiata per limitare e sintetizzare al massimo la complessità dell'evento e presentare in modo chiaro e univoco il rischio di un singolo impatto. E' per questa ragione che nell'uso scientifico della Scala di Torino si riscontrano alcuni problemi, tra cui i principali :

- il periodo di tempo che passerebbe prima dell'eventuale impatto non è preso in considerazione. In altre parole, non esistono differenze nella classificazione di un oggetto che debba impattare la terra tra 90 giorni o 90 anni. Ovviamente, dal punto di vista della difesa della Terra, la differenza e' invece fondamentale (vedi Tumbling Stone numero 9: "Strategie di mitigazione" di Germano D'Abramo)!

- la scala non usa una classificazione continua, ma discreta (sono cioe' possibili solo valori interi del grado di pericolosita'). Questo porta a classificare come uguali eventi che possono avere caratteristiche in realta' molto diverse.

- la scala di Torino assegna un valore 0 a tutti gli eventi con energia inferiore al MT (dict. in english), indipendentemente dalla loro probabilità. In questo modo, non possono essere classificati eventi di grande valore scientifico ma di basso interesse per il pubblico (come nel caso di molti bolidi (dict.) !)

E' proprio con lo scopo di porre rimedio a questi problemi, che è stata proposta la scala di Palermo. Ma come funziona questo nuovo strumento? Come primo approccio alla scala di Palermo è necessario definire un'energia attesa , cioè una misura del pericolo di un evento specifico, senza riferimento al tempo o allo scenario in cui avviene la collisione. Si tratta di una grandezza probabilistica, cioe' dell'energia media che ci si puo' aspettare per quel determinato impatto, prendendo in considerazione un campione sufficientemente vasto di orbite compatibili con l'incontro considerato.

Questa energia attesa può essere calcolata da due grandezze abbastanza intuitive, l'energia dell'impatto E e la probabilità P che questo accada:

L'energia E che compare nella formula è semplicemente l'energia rilasciata nell'impatto e cioè l'energia cinetica del corpo ( ). Anche se concettualmente semplice, questa grandezza non è misurabile in modo esatto per un NEO a causa dell'errore nella determinazione della massa dell'oggetto. In mancanza di dati piu' attendibili, la massa si stima di solito dal volume, dalla forma e da una densità media dell’oggetto, valutata a seconda della sua classe spettrale.

P e' la probabilità di impatto e viene calcolata da simulazioni numeriche, prendendo in considerazione le orbite contenute all'interno della regione d'incertezza ed effettuando dei calcoli statistici sul piano bersaglio dell'incontro.


Un confronto tra le due scale: linee di valore E costante per la scala Palermo confrontate alla scala di Torino (clicca sull'immagine un ingrandimento)
L'energia attesa è il parametro che permette di individuare il pericolo relativo a un incontro in termini economici umani o sociali in modo abbastanza vicino alla Scala di Torino (che era basata su un concetto analogo, classificando gli oggetti non per energia attesa costante ma in aree diverse del piano definito dai due parametri Energia d'impatto e Probabilita' dell'impatto, come si vede nella figura).

Ma, a differenza della scala di Torino, quella di Palermo prende anche in considerazione un altro elemento fondamentale, il tempo al quale dovrebbe avvenire l'impatto. In pratica, permette di valutare il pericolo di un impatto specifico nel contesto della totalita' di impatti analoghi che ci si puo' aspettare statisticamente nell'arco di tempo considerato.

A questo scopo si introduce il parametro R chiamato rischio normalizzato dato dal rapporto della probabilita' d'impatto P definita nella formula precedente con un nuovo parametro, secondo la definizione :

il prodotto viene in genere chiamato rischio di fondo ed e' la probabilita' che un corpo di dimensione uguale o maggiore a quello considerato colpisca la terra nell'arco di tempo in considerazione. La funzione f che compare in questa definizione e' la frequenza d'impatto (una funzione statistica dedotta dall'osservazione dei crateri da impatto).

Senza entrare in ulteriori dettagli, di interesse solo per gli specialisti, e' ovvio come la scala di Palermo sia uno strumento più tecnico della scala di Torino, che resta comunque utile per dare all’esterno una descrizione sintetica della pericolosita' associata ad un particolare impatto.
Grazie a questo nuovo strumento, i programmi di monitoraggio potranno calcolare in modo automatico e preciso il pericolo di un impatto a partire dai soli dati osservativi disponibili, permettendo cosi' di assegnare le priorita' alle osservazioni necessarie per i vari NEO.

 

 

Cara, vecchia Torino Scale...
La scala di Torino è una classificazione, proprio come la scala Richter per i terremoti, che serve a quantificare il rischio impatto di un determinato NEO. La scala è stata introdotta alla Conferenza Internazionale sui NEO che si è tenuta a Torino nel giugno 1999, come versione rivista de "l'indice di rischio NEO" messo a punto dal professor P. Binzel  del MIT (Massachusetts Institute of Technology), indice  che fu già presentato alla conferenza delle Nazioni Unite del 1995... clicca qui per saperne di piu'

 

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