I turisti che hanno visitato Whakaari/White Island il 9 dicembre dello scorso anno non hanno avuto alcun preavviso della sua imminente violenta eruzione. L'esplosione di vapore acido e gas ha ucciso 21 persone, e la maggior parte dei sopravvissuti ha riportato ferite gravi e gravi ustioni.

La tragedia ci ha spinto a sviluppare un sistema di allerta precoce. La nostra ricerca mostra modelli di attività sismica prima di un'eruzione che rendono possibile un preavviso. Se il nostro sistema fosse stato a posto, avrebbe sollevato l'allarme 16 ore prima dell'eruzione mortale del vulcano.

Siamo stati anche motivati ​​dal fatto che molti altri vulcani della Nuova Zelanda rappresentano minacce simili. Esplosioni e ondate nella popolare area geotermica di Waimangu, meta di visitatori, uccisero tre persone nel 1903, un'eruzione a Raoul Island nel 2006 ha ucciso una persona, la balistica sul monte Ruapehu nel 2007 ha causato gravi lesioni e i turisti sono sfuggiti per un pelo a due eruzioni durante una popolare passeggiata di un giorno nel parco nazionale di Tongariro nel 2012.

Il nostro sistema di allarme automatizzato fornisce informazioni sui pericoli in tempo reale e un livello di sicurezza molto maggiore per proteggere i turisti e aiutare gli operatori a determinare quando è sicuro visitare i vulcani.

Una storia di eruzioni

La Nuova Zelanda ha una rete di strumenti di monitoraggio che misurano continuamente anche i più piccoli movimenti della terra. Questa rete GeoNet fornisce dati ad alta velocità dai vulcani, compreso Whakaari, ma non è attualmente utilizzato come sistema di allarme in tempo reale per le eruzioni vulcaniche.

Sebbene in linea con le migliori pratiche internazionali, L'attuale sistema del livello di allerta vulcano (VAL) di GeoNet viene aggiornato troppo lentamente, perché si basa principalmente sul giudizio e sul consenso di esperti. Né stima la probabilità di una futura eruzione, invece, dà una visione a ritroso dello stato del vulcano. Tutte le eruzioni passate a Whakaari si sono verificate ai livelli di allerta 1 o 2 (agitazione), e il livello è stato poi alzato solo dopo l'evento.

Il nostro studio utilizza algoritmi di apprendimento automatico e l'ultimo decennio di dati di monitoraggio continuo. Durante questo periodo ci sono state cinque eruzioni registrate a Whakaari, molti simili all'evento del 2019. Dal 1826, ci sono state più di 30 eruzioni a Whakaari. Non tutti erano violenti come il 2019, ma poiché c'è acqua calda e vapore intrappolati in un'area idrotermale sopra uno strato superficiale di magma, possiamo aspettarci esplosioni distruttive ogni uno o tre anni.

L'eruzione dello scorso anno è stata preceduta da 17 ore di allerta sismica. Questo è iniziato con una forte esplosione di quattro ore di attività sismica, che pensiamo fosse fluido magmatico fresco che si alzava per aggiungere pressione al gas e all'acqua intrappolati nella roccia sopra.

Ciò ha portato alla sua eventuale esplosione, come un coperchio di una pentola a pressione che viene fatto saltare in aria. Un segnale simile è stato registrato 30 ore prima di un'eruzione nell'agosto 2013, ed era presente (sebbene meno evidente) in altre due eruzioni nel 2012.

Costruire un sistema di allerta precoce

Abbiamo utilizzato sofisticati algoritmi di apprendimento automatico per analizzare i dati sismici alla ricerca di modelli sconosciuti prima delle eruzioni. L'esplosione di energia di quattro ore si è rivelata un segnale che spesso preannunciava un'imminente eruzione.

Abbiamo quindi utilizzato questi modelli pre-eruzione per insegnare a un modello computerizzato a generare un allarme e testare se poteva anticipare altre eruzioni da cui non aveva appreso. Questo modello continuerà ad "imparare dall'esperienza". Ogni evento successivo che usiamo per insegnargli migliora la sua capacità di prevedere il futuro.

Abbiamo anche studiato il modo migliore per ottimizzare quando vengono emessi gli avvisi per rendere il sistema di allerta più efficace. Il principale compromesso è tra un sistema altamente sensibile e che genera molti avvisi rispetto a uno che imposta l'asticella piuttosto in alto, ma mancano anche alcune eruzioni.

Abbiamo stabilito una soglia che genera un avviso ogni volta che la probabilità di un'eruzione supera l'8,5%. Ciò significa che quando viene generato un avviso, ciascuno della durata di circa cinque giorni, c'è circa una possibilità su 12 che si verifichi un'eruzione.

Questo sistema avrebbe sollevato un allarme per quattro delle ultime cinque grandi eruzioni a Whakaari. Avrebbe fornito un preavviso di 16 ore per l'eruzione del 2019. Ma queste valutazioni sono state fatte con il senno di poi:i sistemi di previsione possono dimostrare il loro valore solo su dati futuri.

Riteniamo che ci siano buone probabilità che vengano rilevate eruzioni come l'evento del 2019 o più. Il compromesso è che gli avvisi, se agito, manterrebbe l'isola interdetta ai visitatori per circa un mese all'anno.

Dove da qui?

Gestiamo il sistema da cinque mesi ormai, 24 ore su 24, 7 giorni su 7, e stanno lavorando con GNS Science su come integrarlo al meglio per rafforzare i loro protocolli esistenti e fornire avvisi più tempestivi ai vulcani della Nuova Zelanda.

Abbiamo in programma di sviluppare il sistema per gli altri vulcani attivi della Nuova Zelanda, tra cui il monte Tongariro e il monte Ruapehu, che ricevono ogni anno decine di migliaia di visitatori. Infine, questo potrebbe essere prezioso per altri vulcani in tutto il mondo, come il monte Ontake in Giappone, dove un'eruzione del 2014 ha ucciso 63 persone.

A causa dell'immenso valore pubblico di questo tipo di sistemi di allerta precoce, abbiamo reso disponibili tutti i nostri dati e software open-source.

Sebbene la maggior parte delle eruzioni a Whakaari sembri essere prevedibile, è probabile che ci siano eventi futuri che sfidano l'avvertimento. Nel 2016 c'è stata un'eruzione che non aveva un precursore sismico evidente e questo non sarebbe stato previsto dal nostro sistema di allerta.

Le eruzioni in altri vulcani possono essere prevedibili utilizzando metodi simili se ci sono dati sufficienti per addestrare i modelli. In ogni caso, operatori umani, assistiti o meno da sistemi di allerta precoce, continuerà a svolgere un ruolo importante nella salvaguardia di coloro che vivono vicino o visitano i vulcani.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.