In un articolo pubblicato sul sito di INGV di Matteo Cerminara si esamina come valutare la pericolosità di un vulcano sia cruciale valutare tutti gli scenari possibili. E, a tal proposito, simulazioni numeriche sono alcuni strumenti che gli scienziati stanno utilizzando in questo tipo di studio. Essi come in un laboratorio virtuale, infatti, permettono una simulazione attendibile degli scenari eruttivi possibili, con una valutazione dell’impatto sull’ambiente circostante.
L’uso dei supercomputer per la previsione del moto dei prodotti vulcanici nel corso di un’eruzione vulcanica esplosiva. Come nelle previsioni meteorologiche, per questo tipo di studio si utilizzano le leggi della fisica per scrivere complicate equazioni che soltanto un supercomputer è capace di risolvere, utilizzando migliaia di processori in parallelo per ore o giorni.
Le simulazioni al computer dell’eruzione del Vulcano Calbuco
Le simulazioni al computer permettono di collegare le condizioni eruttive al cratere con quelle dell’ambiente investito dagli effetti dell’eruzione. In particolare, note la velocità, la temperatura e la frazione di gas del magma eruttato, è possibile la ricostruzione nel tempo del contenuto in cenere, della temperatura e della velocità del vento in ogni luogo di interesse intorno al vulcano. L’accuratezza della soluzione è quindi misurata confrontando i dati ottenuti al computer con quelli osservati sul campo.
Il 22 Aprile del 2015 il vulcano Calbuco in Cile ha avuto un’eruzione esplosiva subpliniana. L’eruzione ha avuto due fasi principali: la prima, di circa un’ora e mezzo, è cominciata alle 18:05; la seconda, di sei ore, è cominciata il giorno successivo alle 1:00 di notte. La colonna di cenere ha invaso il cielo, ergendosi in pochi minuti fino a una quota compresa tra i 16 e i 22 km sul livello del mare, quindi tra i 14 e i 20 km al di sopra del cratere (che si trova a un’altezza di circa 2 chilometri).
Il magma frammentato
Il magma frammentato ha generato una nube di cenere, lapilli e scorie (in generale, piroclasti) che sono ricaduti nei pressi del vulcano o a maggiore distanza, nel territorio circostante, se trasportati dai venti in quota nella parte alta della colonna eruttiva, l’ombrello vulcanico.
La colonna di cenere cresce poi in moto turbolento, spinta verso l’alto prima dall’inerzia generata dall’esplosione e poi dalla spinta di Archimede. Tale forza è generata dall’alta temperatura della miscela di aria e cenere che rende la colonna, come una mongolfiera, più leggera dell’atmosfera circostante.
Le conseguenze dell’eruzione del Calbuco
Figura 2 – Simulazione della colonna eruttiva dell’eruzione del Calbuco del 2015. La figura mostra come, dopo circa mezz’ora dall’inizio dell’eruzione, i gas vulcanici e le ceneri più fini vengono disperse in atmosfera, mentre i frammenti più grossolani ricadono vicino al cratere. La nube che simuliamo contiene 12 diversi tipi particelle solide, di dimensioni variabili da 16 millesimi di mm fino a 16 mm. La figura mostra in grigio la distribuzione di cenere fine e in colore la diversa velocità di caduta delle particelle da 1 mm.
L’eruzione del 22 Aprile è un evento naturale e in quanto tale non si è ripetuto né si ripeterà identico a se stesso. In altri termini, questa eruzione identifica uno scenario eruttivo. A partire dal 2000 sono avvenute nel mondo 24 eruzioni della stessa taglia (VEI 4) di quella del Calbuco, e solo 2 più grandi (con VEI maggiore).
Benché ogni scenario eruttivo sia unico, le ricercatrici e i ricercatori del dipartimento Vulcani dell’INGV studiano le eruzioni in Italia e nel mondo, in modo da quantificare con sempre maggior dettaglio la dinamica e la pericolosità di ogni vulcano, in funzione delle sue caratteristiche particolari e delle sue somiglianze con gli altri vulcani.
