Quando il vulcano Eyjafjallajökull in Islanda eruttò nell'aprile 2010, il traffico aereo è stato interrotto per sei giorni e poi interrotto fino a maggio. Fino ad allora, modelli dei nove Volcanic Ash Advisory Center (VAAC) in tutto il mondo, che mirava a prevedere quando la nuvola di cenere interferiva con le rotte degli aerei, si basavano sull'inseguimento delle nuvole nell'atmosfera.

Sulla scia di questo disastro economico per le compagnie aeree, In Europa sono state introdotte soglie di concentrazione di ceneri che vengono utilizzate dall'industria del trasporto aereo per prendere decisioni sulle restrizioni ai voli. Però, un team di ricercatori, guidato dall'Università di Ginevra (UNIGE), Svizzera, scoprì che anche la più piccola cenere vulcanica non si comportava come previsto. I suoi risultati, da leggere sul giornale Comunicazioni sulla natura , contribuirà a perfezionare il modo in cui la cenere vulcanica è rappresentata nei modelli di previsione utilizzati dai VAAC, che deve reagire in tempo reale per fornire consigli utili durante un'eruzione vulcanica.

L'eruzione del vulcano islandese Eyjafjallajökull nel 2010 non solo ha interrotto il traffico aereo globale, ma ha anche messo in discussione il funzionamento delle strategie di previsione utilizzate dai VAAC, basato solo sul tracciamento spaziale della nuvola di cenere. Un incontro di esperti ha affinato le strategie basate sulle soglie di concentrazione delle ceneri e ha permesso di riprendere più rapidamente i voli, garantendo nel contempo la sicurezza dei passeggeri e del personale di volo.

"Durante un'eruzione vulcanica esplosiva, frammenti che vanno da pochi micron a più di 2 metri vengono espulsi dalla bocca vulcanica, " spiega Eduardo Rossi, ricercatore presso il Dipartimento di Scienze della Terra della Facoltà di Scienze dell'UNIGE e primo autore dello studio. Più grandi sono le particelle, più velocemente e più vicino al vulcano cadono, riducendo la concentrazione di ceneri nell'atmosfera. "Per questo le nuove strategie hanno integrato delle soglie di concentrazione definendo meglio la pericolosità per i motori aeronautici. Da 2 milligrammi per metro cubo, le compagnie aeree devono disporre di un caso di sicurezza approvato per operare, " afferma il ricercatore ginevrino.

Aggregati di particelle che influiscono sui modelli predittivi

Nonostante le conoscenze esistenti sulle nuvole di cenere, diverse domande aperte sono rimaste senza risposta dopo l'eruzione dell'Eyjafjallajökull del 2010, inclusa la scoperta di particelle nel Regno Unito molto più grandi del previsto. "Volevamo capire come ciò fosse possibile analizzando accuratamente le particelle di cenere del vulcano Sakurajima in Giappone, che erutta 2-3 volte al giorno da più di 50 anni, "dice Costanza Bonadonna, professore al Dipartimento di Scienze della Terra dell'UNIGE.

Utilizzando carta adesiva per raccogliere la cenere prima che colpisca il suolo, il team di scienziati aveva già osservato durante l'eruzione dell'Eyjafjallajökull come le particelle micrometriche si sarebbero raggruppate in ammassi, quale, dopo l'impatto con il suolo, furono distrutti. "Svolge un ruolo importante nella velocità di sedimentazione, osserva Eduardo Rossi. Una volta assemblati in aggregati, queste particelle micrometriche cadono molto più velocemente e più vicino al vulcano di quanto previsto dai modelli, perché alla fine sono più pesanti che se cadessero individualmente. Questo è chiamato sedimentazione prematura. "

L'effetto rafting, dichiarato impossibile dalla teoria

In Giappone il team UNIGE ha fatto una nuova importante scoperta:l'osservazione dell'effetto rafting. Utilizzando una fotocamera ad alta velocità, i vulcanologi hanno osservato la sedimentazione della cenere in tempo reale e hanno scoperto aggregati inediti chiamati ammassi carotati. "Questi sono formati da una grande particella di 100-800 micron, il nucleo, che è coperto da molte piccole particelle inferiori a 60 micron, spiega Costanza Bonadonna. E questo strato esterno di piccole particelle può agire come un paracadute sul nucleo, ritardandone la sedimentazione. Questo è l'effetto rafting. "

Questo effetto rafting era stato teoricamente suggerito nel 1993, ma alla fine dichiarato impossibile. Oggi, la sua esistenza è ben e veramente provata dall'osservazione diretta e da un'accurata analisi teorica, reso possibile dalla telecamera ad alta velocità. "Lavorando con Frances Beckett del Met Office del Regno Unito, abbiamo effettuato diverse simulazioni che ci hanno permesso di rispondere alle domande sollevate dall'eruzione dell'Eyjafjallajökull e dalla scoperta inspiegabile di queste particelle di cenere sovradimensionate nel Regno Unito. Era il risultato di questo effetto rafting, che ha ritardato la caduta di questi aggregati, " si entusiasma Eduardo Rossi.

Ora che la cenere si aggrega, sono stati studiati i cluster carotati e l'effetto rafting, si tratta di raccogliere parametri fisici delle particelle più accurati in modo che un giorno possano essere integrati nei modelli operativi dei VAAC, per cui dimensione e densità giocano un ruolo cruciale nel calcolo della concentrazione di ceneri nell'atmosfera.