In televisione, l'eruzione del vulcano spara magma dalla cima. Però, non è così raro che il magma erutta dal fianco del vulcano piuttosto che dalla sua sommità. Dopo aver lasciato la camera magmatica sotterranea, il magma si fa strada lateralmente fratturando la roccia, a volte per decine di chilometri. Quindi, quando viola la superficie terrestre, forma uno o più sfoghi da cui fuoriesce, a volte in modo esplosivo. Questo, Per esempio, avvenuta a Bardarbunga in Islanda nell'agosto 2014, e Kilauea alle Hawaii nell'agosto 2018.

È una grande sfida per i vulcanologi indovinare dove si sta dirigendo il magma e dove farà breccia in superficie. Un grande sforzo è dedicato a questo compito, in quanto potrebbe ridurre al minimo il rischio per i villaggi e le città minacciate dalle eruzioni. Ora, Eleonora Rivalta e il suo team del Centro di ricerca tedesco per le geoscienze GFZ di Potsdam e collaboratori istituzionali hanno ideato un nuovo metodo per generare previsioni sulla posizione degli sfiati. Lo studio è pubblicato sulla rivista Progressi scientifici .

"I metodi precedenti erano basati sulle statistiche dei luoghi delle eruzioni passate, " afferma Eleonora Rivalta. "Il nostro metodo combina fisica e statistica:calcoliamo i percorsi di minor resistenza per il magma ascendente e mettiamo a punto il modello sulla base delle statistiche". I ricercatori hanno testato con successo il nuovo approccio con i dati della caldera dei Campi Flegrei in Italia, uno dei vulcani più a rischio della Terra.

Le bocche aperte sul fianco di un vulcano sono spesso utilizzate da una sola eruzione. Tutti i vulcani possono produrre tali bocche una tantum, ma alcuni fanno più di altri. I loro fianchi sono perforati da decine di prese d'aria il cui allineamento segna i punti in cui i percorsi magmatici del sottosuolo hanno intersecato la superficie terrestre.

alle caldere, cioè grandi cavità simili a calderoni che si formano poco dopo lo svuotamento di una camera magmatica in un'eruzione vulcanica, le prese d'aria possono anche aprirsi all'interno e sul bordo. Questo perché mancano di un vertice per focalizzare le eruzioni. "Le caldere spesso sembrano un prato coperto di cumuli di talpa, " dice Eleonora Rivalta di GFZ.

La maggior parte delle prese d'aria nelle caldere sono state utilizzate solo una volta. Il risultante sparso, a volte una distribuzione spaziale apparentemente casuale minaccia vaste aree, presentando una sfida ai vulcanologi che disegnano mappe di previsione per la posizione delle future eruzioni. Tali mappe sono necessarie anche per previsioni accurate di colate laviche e piroclastiche o dell'espansione dei pennacchi di cenere.

Finora le mappe di previsione delle bocche si sono basate principalmente sulla distribuzione spaziale delle bocche passate:"I vulcanologi spesso presumono che il vulcano si comporterà come in passato, "dice Eleonora Rivalta. "Il problema è che spesso solo poche decine di bocche sono visibili sulla superficie del vulcano poiché i maggiori episodi eruttivi tendono a coprire o cancellare i modelli eruttivi del passato. Quindi, per quanto matematicamente sofisticata possa essere la procedura, dati sparsi portano a mappe grossolane con grandi incertezze. Inoltre, la dinamica di un vulcano può cambiare nel tempo, in modo che le posizioni delle prese d'aria si spostino."

Prove di successo ai Campi Flegrei

Rivalta, un fisico esperto, e un team di geologi e statistici ha utilizzato la fisica dei vulcani per migliorare le previsioni. "Utilizziamo la comprensione fisica più aggiornata di come il magma frattura la roccia per spostarsi sottoterra e la combiniamo con una procedura statistica e la conoscenza della struttura e della storia del vulcano. Sintonizziamo i parametri del modello fisico fino a quando non corrispondono ai precedenti modelli eruttivi . Quindi, abbiamo un modello funzionante e possiamo usarlo per prevedere le future posizioni delle eruzioni, "dice Eleonora Rivalta.

Il nuovo approccio è stato applicato nel sud Italia ai Campi Flegrei, una caldera vicino a Napoli, che conta quasi un milione di abitanti. Nella caldera larga più di dieci chilometri, circa ottanta bocche hanno alimentato eruzioni esplosive negli ultimi 15, 000 anni. L'approccio si comporta bene nei test retrospettivi, che prevede correttamente la posizione delle prese d'aria che non sono state utilizzate per mettere a punto il modello, riferiscono i ricercatori.

"La parte più difficile è stata formulare il metodo in un modo che funzionasse per tutti i vulcani e non solo per uno:generalizzarlo, Spiega Rivalta. «Adesso faremo più prove. Se il nostro metodo funziona bene anche su altri vulcani, può aiutare a pianificare l'utilizzo del suolo nelle aree vulcaniche e a prevedere la posizione di future eruzioni con una certezza maggiore di quanto fosse possibile in precedenza".