Vulcani
Come si prevedono le eruzioni vulcaniche in Islanda
Scopri come gli scienziati monitorano e prevedono le eruzioni vulcaniche in Islanda
L'Islanda è uno dei luoghi geologicamente più attivi al mondo. Ecco perché è così unica e dinamica! Ma è proprio per questo che è fondamentale che gli scienziati e gli esperti governativi siano in grado di prevedere in modo efficace quando e dove potrebbe verificarsi un'eruzione vulcanica.
Ti sei mai chiesto come facciano i vulcanologi a prevedere un'eruzione quando tutto sembra invisibile, nascosto nel sottosuolo, fino al momento in cui la lava esplode improvvisamente dalla terra? Scopri subito quali tipi di dati utilizzano e quali sfide affrontano gli esperti scientifici e di rischi naturali in Islanda per prevedere le eruzioni vulcaniche.
I vulcanologi dell'Università dell'Islanda si preparano a misurare la lava il primo giorno dell'eruzione di Meradalir nel sistema vulcanico Fagradalsfjall, Reykjanes, Islanda, agosto 2022. Foto di Jessica Poteet.
Come si formano i vulcani in Islanda
Prima di addentrarci nei tipi di dati raccolti dagli scienziati che monitorano i vulcani islandesi, dobbiamo capire come si formano questi sistemi vulcanici (parlando in termini molto generali, ovviamente!).
Sapere come si formano ci aiuta a comprendere il motivo per cui gli scienziati raccolgono determinati dati. Ecco una breve sintesi di come inizia la fase pre-eruttiva per molti vulcani islandesi:
Il magma sale dalle profondità della terra. In molti vulcani islandesi, il magma inizia ad accumularsi nel sottosuolo per anni o mesi prima che l'eruzione abbia inizio. Questo magma frattura la roccia preesistente mentre si sposta verso l'alto e verso l'esterno, partendo dalle profondità della crosta terrestre o dal confine con il mantello, per poi accumularsi nel sottosuolo.
Il magma inizia a raccogliersi. Si accumula in diverse zone di stoccaggio sotterranee, come sill (filoni-strato) o camere magmatiche. Si tratta di serbatoi sotterranei di vario tipo che cambiano per dimensioni, forma e durata di utilizzo.
Il volume del magma aumenta e la pressione sale. La pressione inizia ad aumentare man mano che il volume del magma nel sottosuolo cresce e spinge contro le rocce circostanti. Se si accumula abbastanza magma, il terreno soprastante comincerà a sollevarsi.
Il magma viene iniettato nella crosta superficiale. Quando la pressione e il volume raggiungono il livello massimo (diverso per ogni sistema), il magma si fa strada e risale rapidamente verso la superficie attraverso condotti o camini di vulcani preesistenti, oppure tramite una rete di dicchi e fratture con fessure vulcaniche di nuova formazione.
Il magma erutta, trasformandosi in lava. Il magma squarcia il terreno ed erutta dando vita a: (a) un'eruzione esplosiva di lava, materiale piroclastico e cenere, come quella dell'Eyjafjallajökull, oppure (b) un'eruzione effusiva di lava, come le recenti eruzioni a Fagradalsfjall e Svartsengi.
Ma perché abbiamo analizzato questo processo? Semplice: ora conosci i passaggi e i momenti geologici chiave che gli scienziati e gli esperti di rischi naturali tengono d'occhio per prevedere cosa accadrà nel ciclo di vita di un vulcano. Monitorano costantemente l'accumulo, la risalita e l'eruzione del magma.
Ora che abbiamo compreso la sequenza base degli eventi che precedono un'eruzione vulcanica (sempre in linea generale), possiamo passare a parlare dei dati veri e propri!
Esempi di tipi di dati utilizzati da scienziati ed esperti di rischi naturali per studiare e prevedere i vulcani: (1A e B) Dati sui terremoti, tracciati su una mappa (1A) e poi in uno spazio 3D per mostrare la profondità (1B); (2) Una mappa creata da due passaggi del satellite InSAR sulla penisola di Reykjanes, che mostra il sollevamento del suolo nell'area di Svartsengi; (3) un altro tipo di dato sismico (acustico) che mostra le onde sonore dei terremoti registrate da un ricevitore a terra; (4) grafici GPS dei movimenti a Krýsuvík, che mostrano gli spostamenti nelle direzioni nord-sud, est-ovest e verticale; e (5) dati da pozzo che mostrano temperatura, pressione, terremoti e litologia (cioè i tipi di roccia). Dati dell'Ufficio Meteorologico Islandese (IMO) e del Journal of Geophysical Research, campo geotermico di Krafla, 2026.
I dati che gli esperti usano per prevedere i vulcani
Esistono moltissimi tipi di dati che i vulcanologi e gli esperti di rischi naturali raccolgono e analizzano per prevedere un'eruzione, dalle profondità della terra fino allo spazio. Riassumiamo questi dati e scopriamo nel dettaglio come aiutano la scienza. Ecco una rapida panoramica:
Dati sismici: monitorano i terremoti causati dal movimento del magma e dalle tensioni o compressioni nella crosta terrestre.
Dati GPS: tracciano in tempo reale i movimenti verticali (sollevamento/abbassamento) o laterali del terreno in un punto specifico.
Dati InSAR: utilizzano i satelliti per misurare nel lungo periodo e ad alta risoluzione lo spostamento del suolo su aree molto vaste.
Dati da pozzo: sfruttano le variazioni di temperatura, inclinazione, pressione, chimica e dinamica dei fluidi per monitorare i cambiamenti nel sottosuolo.
Dati osservativi: sfruttano i nostri cinque sensi per raccogliere informazioni sui cambiamenti dell'ambiente locale.
Dati analogici: utilizzano dati del passato e di sistemi vulcanici simili per fare confronti con gli eventi attuali.
Come puoi vedere, gli scienziati e gli esperti di rischi naturali hanno a disposizione moltissimi strumenti per studiare i sistemi vulcanici. Ora andiamo ad analizzare ciascuno di questi tipi di dati più nel dettaglio.
Dati sismici
Questi dati acustici registrano le vibrazioni della Terra, consentendo agli specialisti di rilevare i terremoti e tracciare il modo in cui le tensioni e il magma si muovono all'interno di un sistema vulcanico. I modelli di questi segnali possono rivelare quando il magma si sta accumulando, sta risalendo, sta fratturando la roccia o sta mettendo sotto pressione il sistema. I dati sismici includono solitamente la magnitudo del terremoto, la sua profondità e la posizione esatta sulla superficie (l'epicentro). Analizzando le statistiche di molti terremoti nel tempo, i sismologi possono ricostruire un quadro dei movimenti e delle tensioni nel sottosuolo. Ad esempio, i terremoti si concentrano tutti a profondità simili o si allineano a profondità diverse? Questo potrebbe indicare la differenza tra la formazione di un sill o di un dicco.
Dati GPS
I sistemi GPS e GNSS utilizzano ricevitori fissi a terra, ancorati al suolo, che dialogano con i satelliti per misurare la propria posizione con precisione millimetrica. Tracciando questi piccolissimi spostamenti nel tempo, gli scienziati possono rilevare la deformazione del suolo in un singolo punto causata dal movimento del magma sottostante. La rete di monitoraggio satellitare in Islanda traccia i movimenti orizzontali (nord, sud, est o ovest) ma anche quelli verticali (alto o basso). Ad esempio, un movimento verso l'alto può indicare che il magma si sta accumulando nel sottosuolo, mentre un movimento verso il basso può indicare che una camera magmatica si sta svuotando e il magma si sta spostando altrove.
InSAR
Questo acronimo sta per Interferometria Radar a Apertura Sintetica (promesso, non ci sarà nessun esame su questo!), ed è un utilissimo tipo di dato raccolto dai satelliti che misura i movimenti del terreno su scala regionale e su periodi di tempo più lunghi. In parole molto semplici, un satellite speciale passa sopra una determinata regione inviando impulsi radar sulla superficie terrestre. Se riesce a farlo due volte in date diverse, gli scienziati possono confrontare i due passaggi e generare una mappa dei movimenti dell'intera area. Le mappe ottenute sono coloratissime e complesse da leggere: le aree con colori uniformi indicano scarsi movimenti, mentre le zone con bande di colore molto fitte segnalano un maggiore movimento o deformazione del terreno.
Dati da pozzo
Se nell'area sono presenti dei pozzi di trivellazione, i sensori posizionati in profondità misurano un'ampia serie di parametri, tra cui temperatura, inclinazione, pressione, chimica dei gas, dinamica dei fluidi e persino la sismicità. L'aumento della temperatura, le variazioni di pressione e l'incremento di determinati gas possono essere segnali premonitori del movimento del magma. Ad esempio, nel 2023, presso la centrale geotermica di Svartsengi, l'aumento di SO2 ha indicato che il magma stava risalendo nel sottosuolo, avvicinandosi alla profondità del pozzo. Inoltre, molte delle stazioni di monitoraggio vulcanico qui presenti dispongono di strumenti che misurano l'inclinazione del terreno (tiltmetri).
Dati osservativi
Questa è una categoria speciale, e non sempre si tratta di dati formali. Parliamo semplicemente delle osservazioni dirette delle persone sui cambiamenti locali e regionali che possono preannunciare un'eruzione. Tra i segnali più importanti che gli esperti monitorano in Islanda ci sono le inondazioni glaciali (jökulhlaup) quando un sistema vulcanico si surriscalda, il riscaldamento delle falde acquifere avvertito nei pozzi locali, oppure l'intensificarsi delle emissioni di vapore e dell'attività geotermica. Rientrano in questa categoria anche i rilievi sul campo con i droni per misurare nuove fratture, scarpate di faglia e spostamenti del terreno.
Dati analogici
Gli scienziati utilizzano dati storici e comparativi provenienti da sistemi vulcanici simili, in Islanda o all'estero, per formulare ipotesi sul significato dei dati attuali e su quando il vulcano potrebbe eruttare. Questo metodo prevede il confronto di tutti i parametri visti sopra con altri sistemi per trovare parallelismi utili. Ad esempio, per Svartsengi, gli esperti locali stanno studiando la cronologia delle eruzioni e i dati del sottosuolo dei fuochi di Krafla e dell'eruzione di Holuhraun per stimare l'intervallo di tempo tra le singole eruzioni dell'attuale fase di attività.
Esempi di modelli e grafici che gli scienziati e gli esperti di rischi naturali creano partendo dai dati per prevedere le eruzioni vulcaniche: (1) una mappa delle nuove fratture sulla penisola di Reykjanes derivata da mappature sul campo e dati InSAR; (2) un modello del tasso di afflusso di magma nel sill sotterraneo sotto Svartsengi; (3) terremoti mappati per profondità e tempo, con l'indicazione dei periodi di agitazione vulcanica (movimento di magma nel sottosuolo senza eruzione). Dati dal Bulletin of Volcanology, dal Centro Vulcanologico Nordico dell'Università dell'Islanda e dall'Ufficio Meteorologico Islandese.
Come usano gli scienziati questi dati per prevedere i vulcani?
Dopo aver raccolto tutte queste informazioni, gli scienziati le combinano per delineare un quadro completo dello stato del sistema vulcanico. Si tratta di istantanee dinamiche che si evolvono man mano che il magma si accumula, si sposta ed erutta. Utilizzano molti di questi dati per creare modelli del sottosuolo per stimare i volumi di magma e i tassi di riempimento delle camere magmatiche o dei sill. Questi modelli possono essere grafici 2D (tempo/volume o velocità), mappe di superficie, ricostruzioni 3D della forma del serbatoio magmatico o rendering 4D che mostrano l'accumulo di magma nel tempo.
Affidabilità dei dati nella previsione delle eruzioni vulcaniche
Questi dati sono affidabili? Nella maggior parte dei casi, i dati raccolti per la previsione dei vulcani sono generalmente molto affidabili. Tuttavia, ci sono fattori noti che possono influenzare la precisione delle misurazioni.
La localizzazione precisa dei dati sismici richiede una rete molto fitta di sensori a terra.
Il maltempo (fin troppo comune in Islanda) e persino le tempeste geomagnetiche solari che causano le aurore boreali possono disturbare i segnali GPS.
I dati InSAR funzionano solo sulla terraferma e richiedono che l'area sia priva di neve e nuvole.
Ci sono quindi molte variabili che possono influire sulla raccolta dei dati, anche se gli esperti sono solitamente in grado di tenere conto di questi problemi e applicare le dovute correzioni.
Naturalmente, se da un lato i dati in sé sono piuttosto precisi, interpretarne il significato rappresenta sempre una sfida stimolante. Non tutti gli sciami sismici anticipano un'eruzione, e non tutti i campi di lava fumanti significano che il magma è vicinissimo alla superficie. Non esiste una previsione sicura al 100% quando si parla di eruzioni, ma gli scienziati riescono solitamente a individuare le finestre temporali in cui è più probabile che avvenga un evento. E una volta che il magma raggiunge livelli molto superficiali, gli esperti hanno solitamente da 30 minuti a poche ore per avvisare la popolazione del pericolo imminente.
Un'ultima riflessione sulla previsione dei vulcani in Islanda
Speriamo che questo ti aiuti ad apprezzare ancora di più l'incredibile mole di dati che gli esperti devono raccogliere e interpretare, e a capire come prevedere un'eruzione non sia affatto un compito semplice o matematico. È difficile prevedere qualcosa che non possiamo vedere direttamente con i nostri occhi. Eppure, nonostante la complessità e le sfide di questa missione, gli scienziati in Islanda superano se stessi ogni giorno con passione!
Domande frequenti sulla previsione delle eruzioni in Islanda
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Monitorare i vulcani islandesi aiuta gli scienziati a capire quando un'eruzione si fa vicina, ma nulla è paragonabile all'emozione di vedere con i propri occhi la forza straordinaria della lava fusa. Al Lava Show, l'unico spettacolo di lava dal vivo al mondo, potrai assistere in totale sicurezza allo scorrere di vera lava fusa a pochissimi metri di distanza, scoprendo come l'attività vulcanica continui a plasmare i meravigliosi e mutevoli paesaggi dell'Islanda.
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Questo articolo è stato scritto dalla geologa Jessica Poteet. Ascolta l'intervista con lei sul Podcast di Lava Academy.
