Terremoto Napoli, sciami sismici nell’area flegrea e pioggia: come le condizioni meteo possono influenzare i tremori vulcanici

In questi giorni, la Campania è colpita da uno sciame sismico nell’area flegrea. La regione viene anche da un lungo periodo di forti piogge. In molti si sono chiesti allora se i due eventi fossero in qualche modo collegati tra loro. L’area vulcanica attiva che include i Campi Flegrei e il complesso del Somma-Vesuvio è esposta a seri pericoli sismici a causa dell’alta densità di popolazione di circa 4 milioni. Per questo motivo, il vulcanismo in Campania è ampiamente studiato. In uno studio, pubblicato su MDPI, il Prof. Nicola Scafetta e il Prof. Adriano Mazzarella dell’Università di Napoli Federico II hanno affrontato la possibilità di un legame tra gli eventi di pioggia e i tremori sismici che avvengono ai Campi Flegrei. Quest’area include i comuni di Pozzuoli, Bacoli, Monte di Procida, Isole Flegree e Pisciarelli-Agnano.

Scafetta e Mazzarella hanno analizzato i seguenti dati: i terremoti che si sono verificati ai Campi Flegrei dal 2008 al 2020 e il catalogo giornaliero delle precipitazioni misurate all’Osservatorio Meteorologico di San Marcellino dell’Università di Napoli Federico II. Queste registrazioni sono rappresentative anche dell’entità giornaliera di pioggia misurata al sito Solfatara-Pisciarelli, poiché i due siti si trovano a circa 10km di distanza l’uno dall’altro. I dati dimostrano che simili eventi piovosi si verificano simultaneamente nei due siti, sebbene alla Solfatara, in media, piova il 40% di più rispetto a Napoli a causa della specifica orografia del luogo. “Il numero annuo di giorni con terremoto è aumentato notevolmente dagli 8 del 2008 ai 209 del 2020. Anche il numero totale di eventi sismici è notevolmente aumentato dai 53 eventi del 2008 ai 766 del 2020. La magnitudo degli eventi sismici ai Campi Flegrei variava da M: -1.6 a M: 3.3. Ci sono stati solo due eventi con magnitudo maggiore di 3: uno si è verificato il 6 dicembre 2019 (M. 3.1) e l’altro il 26 aprile 2020 (M. 3.3). Questa area è caratterizzata dal tipico clima mediterraneo che ha mesi estivi relativamente asciutti e autunni, inverni e primavere piovosi. Le precipitazioni giornaliere variavano fino a 70mm a Napoli”, scrivono gli esperti nel loro studio.

L’ipotesi testata è se la pioggia possa aver innescato l’attività sismica ai Campi Flegrei con un ritardo fino a pochi giorni o poche settimane a seconda della quantità di pioggia, come osservato in casi simili in altre regioni. Per fare questo, gli esperti hanno sviluppato un modello empirico ispirato alla legge di Darcy, che descrive la dipendenza del flusso volumetrico di acqua sulla differenza di pressione tra i due lati di un campione di suolo. Il modello simula un’evoluzione temporale plausibile dello stato umido del suolo in funzione del tempo e della quantità di pioggia.

L’analisi di Scafetta e Mazzarella “suggerisce che gli eventi di pioggia ai Campi Flegrei possono innescare, con un ritardo fino ad alcuni giorni o alcune settimane (che dipende dalla quantità di pioggia), la maggior parte degli eventi sismici registrati localmente. Dovrebbe esserci anche un input ulteriore dall’infiltrazione di acqua marina, il cui livello aumenta con la riduzione della pressione atmosferica quando piove”, si legge nello studio. “La novità dei nostri risultati rispetto agli studi precedenti relativi agli eventi atmosferici e all’attività sismica o vulcanica sta nel fatto che quest’area è in uno stato sismico critico poiché soggetta a bradisismo positivo, che è il primo motivo per il quale la regione è sismicamente attiva. Abbiamo trovato, dunque, che l’infiltrazione di pioggia innesca tremori locali su scale temporali brevi interagendo con le condizioni endogene del sottosuolo guidati dalla pressione della camera magmatica attiva a circa 6km sotto la superficie, mentre lo strato impermeabile si trova a circa 2,5km al di sotto della superficie”, si legge nello studio.

“La nostra analisi statistica ha sottolineato che gli eventi sismici osservati solitamente si verificano in grandi cluster, particolarmente dopo grandi piogge che durano per diversi giorni o settimane. Il legame tra pioggia ed attività sismica sembra più evidente quando il numero annuo di eventi sismici era tra 50 e 250, come è successo dal 2008 al 2014. Quando il numero di eventi sismici aumenta notevolmente, più repliche potrebbero esser innescate dai tremori precedenti e il processo potrebbe durare di più. In questa situazione, è più difficile tracciare la sequenza sismica e identificare la loro causa. Questo potrebbe essere successo nel 2016 (288 eventi). Tuttavia, utilizzando l’inferenza statistica, abbiamo potuto rilevare un’associazione tra gli eventi di pioggia e l’attività sismica anche nel 2018, che ha sperimentato 375 eventi sismici e nel 2019 con 592 eventi sismici registrati. Anche nel 2020, quando sono stati registrati 766 eventi sismici e il nostro approccio statistico poteva ancora rilevare una correlazione moderata tra pioggia ed eventi sismici. Nel 2020, è possibile notare un grandissimo aumento dell’attività sismica da settembre a dicembre, che è stato anche il periodo più piovoso dell’anno”, scrivono gli autori dello studio.

Per quanto riguarda le precipitazioni ai Campi Flegrei, da gennaio ad agosto a Napoli sono caduti 205,7mm di pioggia; da settembre a dicembre sono caduti 571,4mm e a gennaio fino ad ora sono piovuti 96,8mm. I terremoti hanno iniziato ad aumentare sin da settembre. Quindi, anche se la zona è resa instabile dal bradisismo che è aumentato negli ultimi anni, le piogge sembrano avere un effetto scatenante.

“In conclusione, grandi sciami sismici si sono spesso verificati in corrispondenza o appena dopo significativi periodi piovosi. Durante gli ultimi anni (2018-2020), il numero di eventi sismici è aumentato notevolmente, nonostante non ci sia stato un aumento importante della pioggia rispetto agli anni precedenti. Infatti, l’area è sismicamente attiva prevalentemente a causa della maggiore pressione endogena dalla profonda camera magmatica, che ha accelerato il sollevamento del suolo. Di conseguenza, l’acqua piovana probabilmente penetra nel profondo nel sottosuolo altamente fratturato da 0 a 2,5km di profondità, riduce la forza e la rigidità del suolo e infine bolle quando si mescola con i flussi magmatici idrotermali caldi. Il collasso strutturale del suolo saturo e la miscelazione del fluido meteorico con i fluidi profondi e caldi dovrebbe essere ciò che innesca l’attività sismica locale”, continua lo studio.

“Tuttavia, abbiamo anche trovato un numero di giorni con alcuni eventi sismici in giorni asciutti, che potrebbero essersi verificati indipendentemente dalla pioggia. Quindi, gli eventi piovosi non sempre innescano terremoti ai Campi Flegrei, né tutti gli eventi sismici sembrano essere innescati dall’infiltrazione di acqua. Infatti, l’area è sismicamente attiva non perché piove ma a causa dell’instabilità del suolo indotta dal bradisismo locale. L’infiltrazione di acqua piovana semplicemente perturba un sistema già altamente critico. Il risultato generale suggerisce che l’acqua meteorica che si infiltra nel suolo aumenta la sensibilità e l’attività sismica delle faglie locali, favorendo grandi sciami quando si verifica un tremore sismico, mentre il bradisismo locale mantiene l’area in uno stato sismico critico, dove anche piccole perturbazioni possono avere effetti scatenanti osservabili. In conclusione, quando la crosta superficiale è in uno stato sismico critico, come succede ai Campi Flegrei a causa del loro bradisismo, anche minime variazioni di pressione e della permeabilità indotte nel suolo dall’infiltrazione di acqua meteorica potrebbero innescare sciami sismici da vicino alla superficie fino a 2,5km di profondità”, concludono gli esperti.