Le eruzioni vulcaniche e le loro nubi di cenere rappresentano un pericolo significativo per i centri abitati e i viaggi aerei, specialmente quelli che mostrano pochi o nessun segno di agitazione in anticipo. I geologi stanno ora utilizzando una tecnica tradizionalmente utilizzata nelle previsioni meteorologiche e climatiche per sviluppare nuovi modelli di previsione delle eruzioni. Testando se i modelli sono in grado di catturare la probabilità di eruzioni passate, i ricercatori stanno facendo passi da gigante nella scienza delle previsioni vulcaniche.

Lo studio, pubblicato sulla rivista Lettere di ricerca geofisica , ha esaminato la storia dell'eruzione del vulcano Okmok in Alaska. Nel 2008, una grande eruzione ha prodotto un pennacchio di cenere che si è esteso per circa 1 miglio nel cielo sopra le isole Aleutine, ponendo un pericolo significativo per i motori degli aerei lungo una rotta che trasporta circa 50, 000 persone ogni giorno tra Asia e Nord America, hanno detto i ricercatori.

"L'eruzione dell'Okmok del 2008 è stata una sorpresa, ", ha detto lo studente laureato dell'Università dell'Illinois e autore principale Jack Albright. "Dopo un'eruzione avvenuta nel 1997, ci furono periodi di leggera agitazione, ma molto poca sismicità o altri precursori dell'eruzione. Al fine di sviluppare una migliore previsione, è fondamentale comprendere le eruzioni vulcaniche che si discostano dalla norma".

I geologi in genere prevedono le eruzioni cercando modelli consolidati di disordini pre-eruzione come l'attività sismica, marea e rilascio di gas, hanno detto i ricercatori. Vulcani come Okmok, però, non sembrano seguire questi schemi stabiliti.

Per costruire e testare nuovi modelli, il team ha utilizzato una tecnica di analisi dei dati statistici sviluppata dopo la seconda guerra mondiale chiamata filtro di Kalman.

"La versione del filtro Kalman che abbiamo utilizzato per il nostro studio è stata aggiornata nel 1996 e ha continuato a essere utilizzata nelle previsioni meteorologiche e climatiche, così come l'oceanografia fisica, " ha detto la professoressa di geologia Patricia Gregg, un coautore dello studio che includeva collaboratori della Southern Methodist University e della Michigan State University. "Siamo il primo gruppo ad utilizzare il metodo aggiornato in vulcanologia, però, e si scopre che questa tecnica funziona bene per i disordini unici che hanno portato all'eruzione di Okmok del 2008".

Uno di questi attributi unici è la mancanza di una maggiore sismicità prima dell'eruzione, hanno detto i ricercatori. In una tipica sequenza pre-eruzione, si ipotizza che il serbatoio sotto il vulcano mantenga le stesse dimensioni in quanto si riempie di magma e gas caldi. Quel riempimento fa aumentare la pressione nella camera e le rocce circostanti si fratturano e si spostano, causando terremoti.

"Nell'eruzione del 2008, sembra che la camera magmatica si sia ingrandita per accogliere la pressione crescente, quindi non abbiamo visto l'attività sismica precursore che ci aspetteremmo, " Ha detto Albright. "Guardando indietro nel tempo con i nostri modelli, o in retromarcia, ora possiamo osservare è che lo stress si era accumulato nelle rocce intorno alla camera per settimane, e la crescita del sistema magmatico alla fine ha portato al suo fallimento e alla sua eruzione."

Questo tipo di modellizzazione in avanti e indietro consente ai ricercatori di osservare l'evoluzione di un sistema vulcanico nel tempo. "Mentre abbiamo interrotto la nostra analisi dopo l'eruzione del 2008, ora siamo in grado di propagare questo nuovo modello in avanti nel tempo, portalo ai giorni nostri, e prevedere dove si sta dirigendo il vulcano Okmok, " disse Gregorio.

I ricercatori ipotizzano che questi modelli continueranno a trovare altri precursori delle eruzioni meno riconosciuti, ma riconosci che ogni vulcano è diverso e che i modelli devono essere adattati per adattarsi a ogni sistema unico.