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. È proprio questo che la rende così unica e dinamica! Ecco perché, tuttavia, 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.
Ma vi siete mai chiesti come facciano i vulcanologi a prevedere un'eruzione quando tutto sembra invisibile e avviene sottoterra, fino al momento in cui la lava esplode dalla terra? Scoprite ora i tipi di dati utilizzati e le sfide affrontate dagli esperti di rischi naturali e scientifici in Islanda per prevedere le eruzioni vulcaniche.
I vulcanologi dell'Università d'Islanda si preparano a effettuare misurazioni della lava nel primo giorno dell'eruzione di Meradalir nel sistema vulcanico di Fagradalsfjall, Reykjanes, Islanda, ad agosto 2022. Foto di Jessica Poteet.
Come si formano i vulcani in Islanda
Prima di poter comprendere i tipi di dati raccolti dagli scienziati che monitorano i vulcani islandesi, dobbiamo capire come si formano questi sistemi vulcanici (in termini molto generali, ovviamente!).
Sapere come si formano ci aiuta a capire perché gli scienziati raccolgono proprio quei dati. Ecco una breve sintesi di come molti vulcani islandesi iniziano la loro fase di pre-eruzione:
Il magma si sposta verso l'alto dalle profondità della terra. In molti vulcani islandesi, il magma inizia ad accumularsi sottoterra per anni o mesi prima dell'inizio di un'eruzione. Questo magma rompe la roccia madre esistente mentre si sposta verso l'alto e verso l'esterno, partendo dalle profondità della crosta terrestre o dal confine con il mantello, e inizia a raccogliersi nel sottosuolo.
Il magma inizia ad accumularsi e a raccogliersi. Si raccoglierà in diversi tipi di zone di stoccaggio del magma, come sill (filoni-strato) o camere magmatiche. Si tratta di diversi tipi di serbatoi sotterranei che variano per dimensioni, forma e durata di utilizzo.
Il volume del magma aumenta e la pressione cresce. La pressione inizierà ad accumularsi man mano che il volume del magma nel sottosuolo aumenta e spinge contro la roccia madre. Il terreno sopra l'accumulo di magma inizierà a sollevarsi se si raccoglie una quantità sufficiente di magma.
Il magma viene iniettato nella crosta superficiale. Quando la pressione e il volume raggiungono il massimo (un valore unico per ogni sistema), il magma si libera e si sposta rapidamente verso la superficie attraverso condotti vulcanici o camini di vulcani preesistenti, oppure attraverso una rete di dicchi e fratture con fessure vulcaniche di nuova formazione.
Il magma erutta, trasformandosi in lava. Il magma si libererà dal terreno ed erutterà in (a) un'eruzione esplosiva di lava, piroclasti e cenere, come quella dell'Eyjafjallajökull, o (b) un'eruzione effusiva di lava, come le attuali eruzioni a Fagradalsfjall e Svartsengi.
Quindi, perché abbiamo analizzato questo processo? Ora conoscete i passaggi e i momenti geologici chiave che gli scienziati e gli esperti di rischi naturali cercano per prevedere cosa accadrà nel ciclo di vita di un vulcano. Monitorano l'accumulo, la risalita e l'eruzione del magma.
Ora che abbiamo compreso la sequenza di base degli eventi che portano a un'eruzione vulcanica (sempre in modo molto generale), possiamo passare a parlare dei dati!
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, ma tracciati su una mappa (1A) e poi in uno spazio 3D per mostrarne la profondità (1B); (2) Una mappa creata da due passaggi del satellite InSAR sulla penisola di Reykjanes, che mostra il sollevamento del terreno nella regione di Svartsengi; (3) un altro tipo di dati sismici (acustici) che mostra le onde sonore dei terremoti che colpiscono un ricevitore a terra; (4) grafici GPS del movimento a Krýsuvík, che mostrano lo spostamento in direzione nord-sud, est-ovest e verticale; e (5) dati di 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 diversi che i vulcanologi e gli esperti di rischi naturali raccolgono e studiano per prevedere un'eruzione, dalle profondità della terra fino allo spazio. Riassumiamo questi tipi di dati e analizziamo a fondo come ciascuno di essi aiuti gli scienziati. Ecco una rapida sintesi:
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 verso l'alto, verso il basso o laterali del terreno in un punto specifico.
Dati InSAR - utilizzano i satelliti per misurare lo spostamento del terreno a lungo termine e ad alta risoluzione su un'ampia area
Dati di 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 - mettono a confronto i dati del passato e di altri sistemi vulcanici simili per tracciare parallelismi con gli eventi attuali
Come potete vedere, gli scienziati e gli esperti di rischi naturali hanno a disposizione moltissimi tipi di dati per studiare i sistemi vulcanici. Ora esaminiamo ciascuno di questi tipi di dati in modo più dettagliato.
Dati sismici
Questi dati acustici registrano le vibrazioni della Terra, consentendo agli specialisti di rilevare i terremoti e di tracciare il modo in cui lo stress 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 comprendono solitamente la magnitudo del terremoto, la sua profondità e la posizione sulla superficie direttamente sopra l'epicentro. Utilizzando le statistiche di molti terremoti nel tempo, gli specialisti di sismologia possono iniziare a comporre un quadro del movimento e delle sollecitazioni nel sottosuolo. Ad esempio, i terremoti in un'area sono tutti localizzati a profondità simili o sono tutti allineati a profondità diverse? Questo potrebbe potenzialmente fare la differenza tra la formazione di un sill o di un dicco.
Dati GPS
Utilizzando sia il GPS che il GNSS, che sono ricevitori fissi a terra ancorati al territorio, gli scienziati sfruttano i satelliti per misurare la loro posizione con precisione millimetrica. Tracciando minuscoli spostamenti nel tempo, è possibile rilevare la deformazione del suolo in un singolo punto causata dal movimento del magma sotto un sistema vulcanico. Il set di dati satellitari dell'Islanda traccia i movimenti laterali, come nord, sud, est o ovest, ma anche i movimenti sull'asse verticale, ovvero verso l'alto o verso il basso. Ad esempio, uno spostamento verso l'alto potrebbe indicare che il magma si sta accumulando nel sottosuolo, mentre uno spostamento verso il basso potrebbe indicare che il magma si sta svuotando da una camera magmatica per spostarsi altrove.
Dati InSAR
Questo acronimo sta per Interferometric Synthetic Aperture Radar (promettiamo che non ci sarà un esame su questo!), ed è un importante tipo di dati raccolti via satellite che misura il movimento regionale su un periodo di tempo più lungo. Molto in generale, un tipo specifico di satellite passa sopra una regione, inviando impulsi radar sulla superficie terrestre. Se è in grado di farlo due volte, in date diverse, gli scienziati possono confrontare i due passaggi del satellite e produrre una mappa regionale del movimento. Le mappe prodotte sono molto colorate e complesse da interpretare, ma le aree con ampie fasce di colore indicano un movimento minore, mentre le aree con bande di colore più strette e ravvicinate indicano un maggiore movimento o deformazione del suolo.
Dati di pozzo
Se nell'area sono presenti pozzi di trivellazione, i sensori e i monitor posizionati all'interno misurano una vasta gamma di dati, tra cui temperatura, inclinazione, pressione, chimica dei gas, dinamica dei fluidi e persino sismicità. L'aumento della temperatura, le variazioni di pressione e l'incremento di alcuni 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 osservazione vulcanica qui presenti dispongono di strumenti che misurano l'inclinazione del terreno (tiltmetri).
Dati osservativi
Questo è un set di dati speciale, e non sempre si tratta di dati formali. Sono semplicemente le osservazioni umane dei cambiamenti locali e regionali che possono avvisarci di una futura eruzione vulcanica. Tra i segnali più evidenti che gli esperti di rischi naturali monitorano in Islanda vi sono le inondazioni glaciali (jökulhlaup) generate dal riscaldamento di un sistema vulcanico, il riscaldamento delle falde acquifere avvertito nei pozzi locali, oppure un'intensificazione dei fumi dal terreno o un aumento dell'attività geotermica. Questo può includere anche il lavoro sul campo per condurre rilievi remoti con droni e misurare nuove fratture, scarpate di faglia e spostamenti del terreno.
Dati analogici
Gli scienziati utilizzano dati analogici provenienti da sistemi vulcanici simili, sia in Islanda che all'estero, per formulare ipotesi sul significato dei loro dati e su quando il vulcano potrebbe eruttare rispetto ad altri vulcani simili. Ciò comporta l'analisi di tutti i dati sopra menzionati provenienti da altri sistemi per vedere se è possibile tracciare dei parallelismi. Ad esempio, per Svartsengi, gli esperti locali stanno utilizzando la cronologia delle eruzioni e i dati del sottosuolo relativi ai fuochi di Krafla e all'eruzione di Holuhraun per stimare il tempo che intercorre tra le singole eruzioni nella serie di attività vulcanica.
Esempi di modelli e grafici che gli scienziati e gli esperti di rischi naturali creano a partire dai loro dati per prevedere le eruzioni vulcaniche: (1) una mappa delle nuove fratture sulla penisola di Reykjanes derivata da rilievi 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 dell'agitazione vulcanica (movimento del magma nel sottosuolo, ma senza eruzioni). Dati del Bulletin of Volcanology, del Centro Vulcanologico Nordico dell'Università d'Islanda e dell'Ufficio Meteorologico Islandese.
In che modo gli scienziati usano questi dati per prevedere i vulcani?
Dopo aver raccolto questi dati, gli scienziati li integrano per creare un quadro completo del sistema vulcanico e del suo stato attuale. Si tratta solitamente di istantanee dinamiche di un sistema, che si evolvono man mano che il magma si accumula, si muove ed erutta. Utilizzano gran parte di questi dati per creare un modello del sottosuolo per stimare i volumi di magma e i tassi di riempimento delle camere magmatiche o dei sill sotterranei. Questi modelli possono essere grafici 2D del tempo rispetto al volume o alla velocità e mappe di superficie, disegni 3D dell'accumulo di magma sotterraneo ipotizzato o rendering 4D dell'accumulo di magma nel tempo.
Affidabilità dei dati nella previsione delle eruzioni vulcaniche
Questi dati sono affidabili? Per la maggior parte, i dati raccolti per la previsione dei vulcani sono generalmente affidabili. Esistono tuttavia circostanze note che possono influire sull'integrità dei dati.
La triangolazione precisa dei dati sismici richiede una rete fitta di sensori.
Il maltempo (fin troppo comune in Islanda) e persino le tempeste geomagnetiche attive provocate dal sole che causano le aurore (anch'esse comuni in Islanda) possono influire sui dati GPS.
I dati InSAR funzionano solo sulla terraferma e se la regione è priva di neve e nuvole.
Ci sono quindi molti fattori che possono influenzare i dati e la loro raccolta, anche se gli esperti di solito sono in grado di tenere conto di questi problemi e apportare le dovute correzioni.
Naturalmente, sebbene i dati in sé possano essere complessivamente molto affidabili, interpretarne il significato può sempre rivelarsi una sfida. Non tutti gli sciami sismici sono il preludio di un'eruzione, così come non tutti i campi di lava fumanti significano che il magma è vicino alla superficie. Non esiste una previsione al 100% quando si parla di eruzioni vulcaniche, ma gli scienziati riescono solitamente a individuare i periodi in cui un'eruzione è più probabile che si verifichi nella fase di avvicinamento all'evento. E una volta che il magma diventa abbastanza superficiale, gli scienziati hanno di solito da 30 minuti a poche ore per avvisare la popolazione di un'eruzione imminente.
L'ultima parola sulla previsione dei vulcani in Islanda
Speriamo che questo vi offra una nuova prospettiva sulla quantità di dati che gli esperti devono raccogliere e interpretare, e vi aiuti a capire come prevedere un'eruzione vulcanica non sia un compito semplice o privo di errori. È difficile prevedere qualcosa che non possiamo vedere direttamente con i nostri occhi. Ma, anche se prevedere un'eruzione vulcanica è complesso e stimolante, gli scienziati in Islanda si dimostrano all'altezza della sfida ogni singolo giorno!
Domande frequenti sulla previsione delle eruzioni in Islanda
È possibile prevedere le eruzioni vulcaniche in Islanda?
In parte. Gli scienziati possono identificare i periodi in cui un'eruzione è più probabile, ma non esiste un metodo che fornisca una previsione certa al 100%. Il magma si muove sottoterra dove nessuno può vederlo direttamente, quindi gli esperti lavorano sulla base di segnali indiretti — terremoti, movimenti del suolo, radar satellitari e letture dei pozzi di trivellazione — per ricostruire il comportamento del sistema. Quel quadro diventa più nitido man mano che il magma sale più vicino alla superficie.
Quanto preavviso si ha prima dell'inizio di un'eruzione?
Una volta che il magma raggiunge profondità superficiali, gli scienziati hanno solitamente un margine compreso tra 30 minuti e poche ore per allertare il pubblico. Questa breve finestra finale è il motivo per cui la rete di monitoraggio dell'Islanda è attiva continuamente. I segnali a lungo termine — come l'accumulo di magma e l'aumento della pressione — possono essere visibili anche con mesi di anticipo, ma il momento esatto in cui il terreno si squarcia è rilevabile solo nelle ultimissime fasi del processo.
Chi monitora i vulcani in Islanda?
L'Ufficio Meteorologico Islandese (Veðurstofa Íslands) gestisce le reti sismiche, GPS e di monitoraggio nazionali ed emette gli allarmi ufficiali. I gruppi di ricerca dell'Università d'Islanda, tra cui il Centro Vulcanologico Nordico, contribuiscono con il lavoro sul campo, la modellazione e l'analisi. Anche i gestori delle centrali geotermiche forniscono i dati provenienti dai loro pozzi di trivellazione, rivelatisi preziosissimi nella penisola di Reykjanes.
Quali tipi di dati vengono utilizzati per prevedere un'eruzione?
Principalmente sei tipi. I dati sismici registrano i terremoti causati dal magma che frattura le rocce. Le stazioni GPS e GNSS misurano lo spostamento del terreno in punti fissi. Il radar satellitare InSAR mappa la deformazione del suolo su intere regioni. I pozzi misurano temperatura, pressione, chimica dei gas e inclinazione nel sottosuolo. I dati osservativi riguardano ciò che le persone vedono e sentono sul campo. I dati analogici permettono di fare confronti con eruzioni passate e sistemi vulcanici simili.
Che cosa significa uno sciame sismico?
Spesso significa che il magma si sta muovendo e sta fratturando la roccia mentre si fa strada verso l'alto — ma non tutti gli sciami portano a un'eruzione. Il modello sismico conta più del numero di scosse. Se i terremoti si concentrano a profondità simili, ciò può suggerire la formazione di un sill. Se si allineano in fila a profondità variabili, potrebbe indicare un dicco che si propaga lateralmente. L'interpretazione è la parte difficile, non la misurazione in sé.
Cosa significa quando il terreno si solleva?
Il sollevamento (uplift) di solito indica che il magma si sta accumulando nel sottosuolo e sta spingendo contro la roccia soprastante. Le stazioni GPS ancorate al terreno possono rilevare questo movimento con precisione millimetrica. Anche il fenomeno contrario è informativo: se il terreno si abbassa, il magma potrebbe star defluendo da una camera per spostarsi altrove — verso un sito eruttivo o più in profondità nella crosta.
Cos'è l'InSAR?
Interferometric Synthetic Aperture Radar (Radar a Apertura Sintetica Interferometrico). Un satellite passa sopra una regione e invia segnali radar che rimbalzano sul terreno. Quando passa di nuovo in una data successiva, gli scienziati confrontano le due letture e producono una mappa di quanto si è spostato il terreno nel frattempo. Sulle mappe risultanti, ampie fasce di colore indicano piccoli movimenti, mentre bande strette e fitte indicano una deformazione significativa. Copre aree vaste che le stazioni a terra non riescono a raggiungere.
In che modo i pozzi di trivellazione aiutano a rilevare il movimento del magma?
I sensori calati nei fori misurano temperatura, pressione, inclinazione, chimica dei gas, dinamica dei fluidi e persino la sismicità direttamente dall'interno della crosta stessa. Un esempio reale: nel 2023, i sensori nei pozzi della centrale geotermica di Svartsengi hanno registrato un aumento dei livelli di anidride solforosa, indicando che il magma stava risalendo e si stava avvicinando alla profondità del pozzo.
Quanto sono affidabili i dati di monitoraggio vulcanico?
Generalmente affidabili, pur con limiti noti. La localizzazione precisa dei terremoti richiede una rete fitta di sensori. Le letture GPS possono essere disturbate dal maltempo e dalle tempeste geomagnetiche — la stessa attività solare che produce le aurore boreali. L'InSAR funziona solo sulla terraferma e richiede che il suolo sia privo di neve e nuvole. Gli esperti tengono conto di questi fattori e li correggono, ma l'interpretazione conserva sempre un margine di reale incertezza.
Quanto tempo prima di un'eruzione inizia a muoversi il magma?
In molti sistemi islandesi, il magma inizia a raccogliersi nel sottosuolo mesi o addirittura anni prima che qualcosa raggiunga la superficie. Risale dalle profondità della crosta o dal confine tra crosta e mantello, rompendo la roccia madre lungo il cammino, e si accumula in zone di stoccaggio come sill o camere magmatiche. Solo quando la pressione e il volume superano una determinata soglia specifica di quel sistema, si libera e viaggia rapidamente verso la superficie.
È sicuro visitare l'Islanda durante l'attività vulcanica?
L'Islanda rimane aperta e operativa durante la maggior parte delle eruzioni, che tendono a essere localizzate. Le autorità chiudono le aree pericolose e, in Islanda, queste chiusure sono fatte rispettare e vanno assolutamente rispettate. Controllate il sito vedur.is per lo stato vulcanico e sismico aggiornato e safetravel.is per le condizioni di viaggio e le chiusure prima di dirigervi vicino a un'area attiva. Non entrate mai in una zona vietata: l'accumulo di gas e il terreno instabile sono i veri pericoli, non la lava visibile.
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Questo articolo è stato scritto dalla geologa Jessica Poteet. Ascolta l'intervista con lei sul Podcast Lava Academy.
