I vulcani eruttano, sputano cenere, i loro fianchi sfregiati a volte corrono sia di lava che di frane. Ma solo occasionalmente. Un processo meno drammatico ma importante sono le continue emissioni di gas dai vulcani; in altre parole, mentre espirano. Un certo numero di vulcani in tutto il mondo esalano continuamente vapore acqueo intrecciato con metalli pesanti, diossido di carbonio, acido solfidrico e anidride solforosa, tra molti altri gas. Di questi, l'anidride solforosa è la più facile da rilevare dallo spazio.

In un nuovo studio pubblicato su Rapporti scientifici questa settimana, un team guidato da ricercatori della Michigan Technological University ha creato il primo, inventario veramente globale per le emissioni di anidride solforosa vulcanica, utilizzando i dati dello strumento di monitoraggio dell'ozono olandese-finlandese sul satellite Aura del sistema di osservazione della Terra della NASA lanciato nel 2004. Hanno compilato dati sulle emissioni dal 2005 al 2015 per produrre stime annuali per ciascuno dei 91 vulcani che attualmente emettono in tutto il mondo. Il set di dati aiuterà a perfezionare i modelli climatici e di chimica atmosferica e fornirà maggiori informazioni sui rischi per la salute umana e ambientale.

"Molte persone potrebbero non rendersi conto che i vulcani rilasciano continuamente grandi quantità di gas, e potrebbe farlo per decenni o addirittura secoli, "dice il vulcanologo Simon Carn, professore associato alla Michigan Tech di Houghton, Michigan, e l'autore principale del nuovo studio. "Poiché le emissioni giornaliere sono inferiori a una grande eruzione, l'effetto di un singolo pennacchio potrebbe non sembrare evidente, ma l'effetto cumulativo di tutti i vulcani può essere significativo. Infatti, in media, i vulcani rilasciano la maggior parte del loro gas quando non sono in eruzione".

Carn e il suo team hanno scoperto che ogni anno i vulcani emettono collettivamente da 20 a 25 milioni di tonnellate di anidride solforosa nell'atmosfera. Sebbene questo numero sia superiore alla precedente stima effettuata alla fine degli anni '90 sulla base delle misurazioni del terreno, la nuova ricerca include dati su più vulcani, compresi alcuni che gli scienziati non hanno mai visitato, ed è ancora inferiore alle emissioni umane dei livelli di inquinamento da anidride solforosa.

Le attività umane emettono circa il doppio di anidride solforosa nell'atmosfera, secondo il coautore Vitali Fioletov, uno scienziato atmosferico presso Environment and Climate Change Canada a Toronto, Ontario. Ha guidato lo sforzo di catalogare le fonti di emissioni di anidride solforosa da attività umane e vulcani e di tracciare le emissioni derivate dalle osservazioni satellitari alla loro fonte utilizzando i dati del vento.

Le emissioni umane, tuttavia, sono in calo in molti paesi a causa di controlli più severi sull'inquinamento delle centrali elettriche, come la combustione di carburante a basso contenuto di zolfo e dei progressi tecnologici per rimuoverlo durante e dopo la combustione. Man mano che diminuiscono, l'importanza delle emissioni vulcaniche persistenti aumenta. I vulcani forniscono livelli di fondo naturali di anidride solforosa che devono essere presi in considerazione quando si studia l'atmosfera globale e gli effetti regionali.

I processi atmosferici convertono il gas in aerosol di solfato, piccole particelle sospese nell'atmosfera, che riflettono la luce solare nello spazio, provocando un effetto di raffreddamento sul clima. Gli aerosol di solfato vicino alla superficie terrestre sono dannosi per la respirazione. Inoltre, l'anidride solforosa è la principale fonte di piogge acide ed è irritante per la pelle e per i polmoni. Preoccupazioni per la salute con i pennacchi di anidride solforosa sono in corso nelle comunità sulle pendici di vulcani costantemente degassanti come Kilauea nelle Hawaii e Popocatepetl in Messico.

Con osservazioni quotidiane, anche il monitoraggio delle emissioni di anidride solforosa via satellite può aiutare con la previsione delle eruzioni. Insieme alla misurazione dell'attività sismica e della deformazione del suolo, gli scienziati che monitorano i dati satellitari possono potenzialmente rilevare notevoli aumenti delle emissioni di gas che potrebbero precedere le eruzioni.

"È complementare al monitoraggio a terra, "Carne dice, aggiungendo che la sua squadra dice che entrambi sono necessari. "Misurazioni da terra di gas vulcanici che sono più difficili da misurare dallo spazio, come l'anidride carbonica, sono cruciali. Ma i dati satellitari potrebbero permetterci di indirizzare in modo più efficace nuove misurazioni a terra su vulcani non monitorati, portando a migliori stime delle emissioni di anidride carbonica vulcanica".

I dati a terra sono più dettagliati, e in aree come l'America Centrale dove i grandi vulcani che emettono anidride solforosa sono vicini tra loro, distinguono meglio da quali specifici pennacchi di gas vulcanici provengono. Però, mentre aumentano le misurazioni sul campo delle emissioni di anidride solforosa, rimangono ancora troppo sparse per mettere insieme un quadro globale coeso.

Ecco dove questo nuovo inventario è utile; arriva fino ai vulcani remoti delle Isole Aleutine e fornisce misurazioni coerenti nel tempo dai più grandi emettitori del mondo, tra cui Ambrym a Vanuatu e Kilauea alle Hawaii.

"I satelliti ci forniscono una visione unica del "quadro generale" delle emissioni vulcaniche, difficile da ottenere con altre tecniche, "Dice Carn. "Possiamo usare questo per guardare le tendenze nelle emissioni di anidride solforosa sulla scala di un intero arco vulcanico".

Il lavoro evidenzia la necessità di dati coerenti a lungo termine, secondo il coautore Nick Krotkov, uno scienziato atmosferico presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland, che produce i dati sull'anidride solforosa dal satellite Aura. "Se vuoi guardare le tendenze o fare altre scienze, le serie temporali più lunghe sono davvero critiche. Il valore del dato aumenta con la sua durata, " Egli ha detto.

Le nuove informazioni sulle emissioni vulcaniche raccolgono opportunità per migliorare il monitoraggio dei rischi naturali, rischi per la salute umana e processi climatici:un respiro vulcanico alla volta.