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Per conoscere i vulcani

A cura dell'ing. Augusto Neri, dirigente di Ricerca presso l'Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia di Pisa.



I vulcani sono tutti uguali?

I vulcani rappresentano delle aperture nella crosta terrestre attraverso le quali il magma, una miscela incandescente di liquido gas e cristalli che si trova all'interno della Terra, fuoriesce in superficie risalendo lungo un condotto. La natura e stato del magma determinano la tipologia del vulcano. Se il magma esce sotto forma di un liquido continuo con bolle di gas disperse, si formano delle colate di lava e il vulcano è detto di tipo effusivo. Questo tipo di vulcano è caratterizzato da pendii lievi che si estendono anche decine di chilometri e spesso viene detto anche "vulcano a scudo". L'Etna, ad esempio, appartiene a questa categoria. Viceversa, se il magma viene emesso in modo violento sotto forma di getti di gas e particelle liquide e solide in esso disperse, il vulcano è di tipo esplosivo. Questi vulcani sono caratterizzati da pareti più ripide e da una sommità simile a un tronco di cono e sono noti anche come "stratovulcani". Il Vesuvio appartiene a questo secondo tipo anche se ha prodotto colate di lava nel suo passato. Esistono ovviamente numerosi comportamenti intermedi tra queste due categorie di vulcani che dipendono essenzialmente dal contesto geologico in cui si trova il vulcano stesso.

Quanti sono i vulcani attivi nel mondo?

Sulla Terra ci sono circa 1500 vulcani che hanno eruttato negli ultimi 10000 anni e che devono considerarsi ancora attivi. In ogni modo questa stima è solo approssimativa in quanto non è possibile escludere il riattivarsi di vulcani più antichi.

E in Italia?

In Italia abbiamo sia vulcani attivi di tipo prevalentemente esplosivo, come il Vesuvio, i Campi Flegrei e Ischia, sia vulcani di tipo effusivo come l'Etna, che rappresenta il vulcano attivo più grande d'Europa. Vi sono poi le Isole Eolie, dove Stromboli, Vulcano, Lipari e Panarea hanno eruttato negli ultimi 2000 anni circa. Nel Canale di Sicilia attività eruttiva ha interessato anche l'Isola di Pantelleria, in età preistorica, e l'Isola Ferdinandea, alla fine del 18° secolo. Infine, i Colli Albani, che hanno prodotto l'ultima eruzione intorno al 400 a.C.

Che tipo di vulcano è il Vesuvio?

Il Vesuvio è costituito da uno stratovulcano più vecchio, il Monte Somma, formatosi tra 40 e 20 mila anni fà, caratterizzato da una depressione, o caldera, alla sua sommità, e l'attuale cono del Vesuvio, formatosi negli ultimi 20 mila anni all'interno di questa depressione. La storia eruttiva del Vesuvio è caratterizzata dall'alternanza di periodi di attività a condotto aperto, con frequenti eruzioni effusive, e periodi di riposo in cui il condotto è ostruito. I periodi di riposo sono tipicamente interrotti da eruzioni a carattere esplosivo di taglia variabile. L'utima eruzione del 1944 ha segnato il passaggio da un periodo di attività a condotto aperto ad attività a condotto chiuso. Per questo motivo si teme una riattivazione del vulcano caratterizzata da attività prevalentemente esplosiva.

Quante eruzioni ha avuto?

Negli ultimi 20000 anni il Vesuvio ha avuto 7 eruzioni di scala Pliniana e sub-Pliniana, ovvero simili a quelle del 79 d.C. e del 1631. Nei periodi di attività a condotto aperto il Vesuvio è stato comunque caratterizzato da frequenti eruzioni a carattere prevalentemente effusivo o esplosivo di bassa energia.

Come si forma un'eruzione?

La superficie della Terra è costituita da una serie di placche rigide, le placche terrestri, in continuo movimento le une rispetto alle altre sotto la spinta delle forze interne della Terra. La maggior parte dei vulcani è concentrata lungo i margini delle placche che rappresentano delle zone preferenziali per la risalita del magma verso la superficie, ovvero per il verificarsi di un'eruzione. In ultima analisi, il magma riesce a risalire in superficie sotto l'azione delle forze di pressione e di galleggiamento dovute ai moti interni della Terra e alla presenza di gas disciolti nel magma stesso.

Ogni quanto tempo erutta un vulcano?

La frequenza delle eruzioni dipende dal tipo di vulcano. Vulcani di tipo effusivo possono essere in uno stato di attività continua o comunque eruttare con frequenza dell'ordine degli anni (ad esempio l'Etna), mentre vulcani di tipo esplosivo possono avere anche lunghi periodi di riposo (ad esempio il Vesuvio). Dei 1500 vulcani attivi sulla Terra, circa 50 di essi entrano in eruzione ogni anno. Eruzioni con una taglia simile a quella del 79 d.C. del Vesuvio avvengono in media ogni 20-30 anni. In altre parole, come ci si aspetterebbe, la frequenza delle eruzioni di piccola taglia è molto più grande di quella delle grosse eruzioni.

Si può prevedere per tempo un'eruzione?

Mentre è possibile prevedere, con un buon margine di accuratezza, "dove" e "come" un'eruzione vulcanica avverrà, assai più difficile è stabilire "quando". In altri termini, è estremamente probabile che il Vesuvio, prima o poi, tornerà ad eruttare, ma è difficile predire, con esattezza temporale, quando questo avverrà. In ogni caso, i segni precursori dell'eruzione non potranno passare inosservati. Si stima che, per un vulcano come il Vesuvio, il sistema di monitoraggio possa cogliere i primi segni del risveglio diverse settimane, se non alcuni mesi, prima dell'inizio dell'eruzione.

Sappiamo che il Vesuvio è stato responsabile della distruzione di Pompei. Quali strumenti di previsione abbiamo oggi?

Proprio a causa dell'elevatissimo rischio ad esso associato, il Vesuvio è certamente il vulcano oggi meglio sorvegliato al mondo. Reti di monitoraggio estremamente sensibili, in grado di percepire i più piccoli segnali associati alla rispresa dell'attività eruttiva, sono installate sul Vesuvio e ne sorvegliano lo stato 24 ore al giorno. Attività sismica, deformazioni anche millimetriche del suolo, emissione di gas vulcanici, anomalie gravimetriche, elettriche e magnetiche, associabili ad una possibile risalita del magma, possono infatti essere segnalate in tempo reale oggi al Vesuvio.

Le eruzioni sono collegate ai terremoti?

La risalita del magma nella crosta terrestre è accompagnata da una serie di fenomeni tra cui la fratturazione delle rocce, ovvero l'attività sismica, rappresenta uno dei più importanti. In altri termini, l'attività vulcanica è sempre accompagnata da attività sismica locale, più o meno intensa, sia prima che durante l'eruzione. Inoltre, in alcuni casi, eruzioni vulcaniche possono innescare terremoti regionali non localizzati nell'area eruttiva. Meno chiaro è invece l'effetto che grossi terremoti possono avere sull'innesco di eruzioni vulcaniche.

Come si sta muovendo la Ricerca in Italia in questo campo?

L'Italia ha un'antica tradizione di vulcanologia. Le famose lettere di Plinio il Giovane a Tacito, in cui viene narrata l'eruzione Vesuviana del 79 d.C., rappresentano di fatto il punto di inizio della Vulcanologia come scienza. L'Osservatorio Vesuviano, attuale Sezione di Napoli dell'Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, fondato nel 1841, è stato il primo osservatorio vulcanologico al mondo. I vulcani Italiani danno il nome a diverse categorie eruttive comunemente usate nella letteratura scientifica internazionale. Oggi la vulcanologia Italiana continua ad essere una delle scuole più all'avanguardia in campo mondiale anche grazie al continuo supporto proveniente dal Ministero dell'Istruzione, dell'Università, e della Ricerca, dal Dipartimento di Protezione Civile e da numerosi altri organismi nazionali ed internazionali. In particolare, negli ultimi anni ,sono stati fatti sostanziali progressi nello sviluppo dei sistemi di monitoraggio e nella descrizione della dinamica dei processi tramite modelli matematici e simulazioni numeriche.

Che cos'è il Progetto "EXPLORIS"?

EXPLORIS è un Progetto triennale finanziato dalla Comunità Europea per lo studio del rischio vulcanico in aree europee densamente abitate ed esposte ad eruzioni di tipo esplosivo. Essendo il rischio vulcanico una tematica essenzialmente interdisciplinare, il consorzio degli Enti partecipanti al Progetto EXPLORIS è caratterizzato da una forte multidisciplinarietà. Competenze di geologia, fisica, matematica, informatica, ingegneria, architettura, medicina e analisi del rischio sono tutte presenti all'interno del progetto. Tra i vulcani in studio, oltre al Vesuvio, che rappresenta il vulcano a più alto rischio in Europa, sono stati inclusi il vulcano La Soufriere, nell'Isola di Guadeloupe (Francia), il vulcano Teide, nell'Isola di Tenerife (Isole Canarie, Spagna), il vulcano Sete Cidades, nelle Isole Azzorre (Portogallo), e il vulcano Soufriere Hills, nell'Isola di Montserrat (Regno Unito), in attività dal 1995. Tutti questi vulcani sono infatti caratterizzati da attività fortemente esplosiva e circondati da regioni con una elevata densità di popolazione.

Che risultati e innovazioni si sperano di ottenere con questo progetto?

Il progetto è finalizzato allo sviluppo di metodologie e strumenti per la stima quantitativa del rischio vulcanico. Più precisamente, il progetto mira a: 1) sviluppare modelli numerici in grado di simulare le eruzioni vulcaniche esplosive in 3D e in condizioni transienti, 2) determinare la vulnerabilità delle popolazioni, degli edifici, e delle infrastrutture alle azioni esercitate dalle eruzioni esplosive, e 3) determinare dei protocolli di stima del rischio in grado di quantificare la probabilità che un determinato evento vulcanico si verifichi. Una volta sviluppati, questi strumenti verranno integrati e applicati al Vesuvio e agli altri vulcani Europei in studio in modo da fornire delle informazioni di supporto alle decisioni delle Autorità competenti. Proprio in questi giorni stiamo realizzando le prime simulazioni tri-dimensionali del collasso della colonna vulcanica e della formazione di colate piroclastiche al Vesuvio. Questo fenomeno è certamente il più pericoloso tra quelli attesi al Vesuvio e una sua accurata descrizione è fondamentale per una efficace pianificazione territoriale e predisposizione dei piani di emergenza.
Questo risultato è stato possibile grazie allo sviluppo di un nuovo codice numerico multifase, realizzato in collaborazione tra l'Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia e il CINECA, in grado di utilizzare la potenza di calcolo dei moderni calcolatori paralleli. Altri modelli matematici sono stati realizzati nell'ambito di EXPLORIS per descrivere, ancora in condizioni tri-dimensionali e transienti, la dispersione e ricaduta al suolo delle ceneri emesse dal vulcano. Le nuove simulazioni dimostrano la possibilità di descrivere in modo sempre più realistico, e quindi di meglio capire e affrontare, i fenomeni vulcanici utilizzando gli strumenti della modellistica fisico-matematica e le più moderne risorse di supercalcolo. Analogamente sono stati realizzati importanti progressi nella definizione della vulnerabilità delle aree urbane e nella stesura di protocolli probabilistici per la stima del rischio. Nei prossimi mesi, le implicazioni di tutti questi studi ai fini di protezione civile verranno analizzate anche al fine di suggerire possibili azioni mitigatrici.

Molte persone vivono in prossimità di un vulcano. Come imparare a "convivere" con esso?

Oggi, in Italia come in altre parti del mondo, stiamo scontando alcuni decenni di assenza di politiche mirate ad uno sviluppo del territorio in armonia con la natura e l'ambiente circostante. La forte urbanizzazione registrata ad esempio nell'area Vesuviana ha di fatto concentrato oltre mezzo milione di persone in un'area circolare di raggio 7 km centrata sul cratere. In caso di riattivazione del vulcano tutte queste persone dovranno essere evacuate preventivamente creando così un problema di enormi dimensioni per la Protezione Civile. E' ovvio quindi come una significativa riduzione del rischio passi necessariamente per un progressivo depopolamento dell'area a rischio. Un primo importante passo in questa direzione è stato realizzato recentemente dalla Regione Campania che, tramite il progetto VESUVIA, ha predisposto degli incentivi economici per favorire questo processo. Infine, è importante sottolineare che questo processo potrà essere realizzato solo tramite una efficace campagna di informazione ed educazione delle popolazioni coinvolte. La consapevolezza del rischio penso che rappresenti il primo fondamentale passo per la soluzione di questo formidabile problema.