Il Rischio Vulcanico

In termini rigorosamente scientifici “vulcano” viene definito una spaccatura della crosta terrestre attraverso la quale fuoriescono materiali gassosi, liquidi e solidi ad alta temperatura.

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    Il vulcanismo è il fenomeno di risalita in superficie di materiale magmatico (silicati fusi e gas) derivante dalla fusione locale e parziale della crosta terrestre o del mantello. L’attività vulcanica è quindi una manifestazione esterna del dinamismo interno della Terra dovuto a flussi di calore avviati da valori anomali di temperatura esistenti in profondità.

    L’apparato vulcanico  è costituito da:

    1. camera magmatica;
    2. condotto vulcanico;
    3. cratere.

    La camera magmatica è una zona non molto profonda della litosfera (generalmente compresa fra i 3 e i 10 km) in cui risiede la massa alimentatrice dei prodotti vulcanici.

    Il condotto (o camino) vulcanico è la spaccatura attraverso la quale ascende il magma.

    Il cratere (dal greco kratér = coppa) è lo sbocco esterno del condotto, che presenta una morfologia a guisa di voragine più o meno ampia.

    TIPI DI ATTIVITA’ ERUTTIVE

    Molte eruzioni prendono il nome dei vulcani su cui sono tipiche e sono dette hawaiane, stromboliane, vulcaniane e pliniane. Le eruzioni hawaiane sono poco o per niente esplosive e determinano colate di lava fluida. Gli episodi esplosivi di queste eruzioni  consistono in copiosii getti di materiale incandescente che raggiungono altezze di qualche centinaia di metri (fontane di lava).

    Schema di un vulcano a scudo

    Eruzione di tipo islandese.

    Le eruzioni stromboliane caratterizzate dalla continua emissione di gas e dal susseguirsi di frequenti esplosioni, che producono il lancio di brandelli di lava incandescente e di blocchi strappati dalle pareti del condotto, fino a qualche centinaio di metri di altezza.

    Nelle eruzioni vulcaniane, le esplosioni producono prevalentemente cenere che viene espulsa insieme a pezzi del condotto e a grossi brandelli di lava viscosa che ricadono al suolo in parte ancora caldi (bombe).

    Le eruzioni pliniane sono caratterizzate dalla formazione di colonne eruttive alte decine di chilometri, composte da ceneri, pomici e gas. Nel corso di un’eruzione pliniana, può verificarsi che la colonna eruttiva, diventata troppo densa e pesante per continuare a salire verso l’alto, ricada lungo i fianchi del vulcano formando flussi estremamente pericolosi per la loro velocità e temperatura.

    Quando il magma che risale è viscoso, i gas iniziano a liberarsi in singole bollicine, ma, a causa dell’alta viscosità del magma, non riescono ad espandersi liberamente e la pressione da essi esercitata sale continuamente.

    Quando si arriva all’esplosione, i gas roventi fuggono dal condotto con estrema violenza, trascinando frammenti di rocce sbriciolate e lava polverizzata.

    Si forma così una nube ardente, una densa sospensione ad alta temperatura (oltre 300°C) di gas, vapori e frammenti solidi, che sale verticalmente e a gran velocità (da 100 a 400 km/h) per migliaia di metri.

    Quando la nube perde energia e i gas si disperdono, la colonna di materiale solido costituita da polveri, ceneri e lapilli ricade sul vulcano (nube ardente ricadente) e scorre velocemente lungo le sue pendici, formando estese colate piroclastiche (o flussi piroclastici), prima di arrestarsi, dopo decine di km, e di originare un accumulo di piroclastiti.

    Se l’esplosione avviene lateralmente, a causa di una parziale ostruzione del cratere, la nuvola rotola lungo il pendio con grande velocità (nube ardente discendente).

    Processi associati alle eruzioni esplosive (colonna eruttiva sostenuta e flusso piroclastico) e relativi depositi

    MAAR

    Il termine maar è stato usato nella letteratura geologica per indicare genericamente edifici vulcanici di altezza modesta rispetto al diametro di base, comprendendo in questa definizione anche i coni e gli anelli di tufo. Seguendo la definizione di C.A. Wood (Encyclopedia of Volcanology) il termine maar dovrebbe essere usato esclusivamente per crateri originati nel corso di eruzioni freatomagmatiche, caratterizzati da:

    • versanti interni molto acclivi o subverticali;
    • fondo posto a quota inferiore rispetto al piano campagna  depositi originati nel corso dell’eruzione immergenti verso l’esterno.

    Colate di lava.

    A.           di tipo pahoheoe;

    B.            a superficie scoriacea;

    C.            a cuscini.

    Il contatto tra il magma e le rocce sature d’acqua (a profondità di poche centinaia di metri) da luogo ad una brusca vaporizzazione dell’acqua ed alla conversione dell’energia termica del magma in energia meccanica delle esplosioni idromagmatiche.

    Nella crosta terrestre la temperatura aumenta con la profondità secondo un gradiente termico dT (°C/m). Tale gradiente varia da (1-2)°/100m nelle zone più stabili (o scudi), a 10°/100m nelle zone più instabili (zone orogeniche).
    Nelle aree continentali l’andamento del flusso di calore dipende dal variare di due fattori: la composizione e lo spessore della crosta.

    Infatti la capacità di una roccia di trasmettere calore – conducibilità termica K(W/m/°) – è maggiore nei calcari (3.5) e nei graniti (3.3)ed è invece minore nelle argilliti (1.5).

    A partire dal 1600 le eruzioni hanno causato approssimativamente 260.000 vittime, di cui circa l’80% in soli sei eventi, mentre durante lo stesso periodo di tempo si stima che almeno cinque milioni di persone abbiano perso la vita a seguito di terremoti. La peggiore catastrofe vulcanica di cui si ha conoscenza (quella del Tambora nel 1815) ha causato circa 92.000 morti, mentre il maggior numero di vittime causato da un uragano è stato di 500.000.

    Nel disastroso terremoto del 1976, a Tang Shan in Cina, persero la vita 830.000 persone. Negli Stati Uniti, fra il 1963 ed il 1983 le vittime da inondazioni sono state 200 all’anno, quelle causate da frane 25, 12 causate da terremoti, 6 per tsunami (Costa, 1988), mentre solo 3 per anno sono state causate da eruzioni.

    Rischio = P(Pericolosità) x V(Vulnerabilità) x E(Valore)

    (P) probabilità che un fenomeno di una determinata intensità si verifichi in un certo periodo di tempo, in una data area.

    (V) è il valore percentuale delle vite umane (o beni) a rischio in conseguenza di un dato evento.

     (E) Esposizione o Valore esposto: è dato dal numero di vite umane, oppure dal valore in beni immobili, a rischio in un’area vulcanica

    Con questa definizione di rischio si cerca di tener conto del fenomeno naturale e della probabilità con cui si ripete non chè degli effetti che esso può determinare sull’ambiente umano. (Unesco, 1972, Fournier d’Albe, 1979)

    Fra gli obiettivi primari della moderna vulcanologia vi sono la valutazione della pericolosità di un vulcano, la previsione delle eruzioni e la zonazione del territorio in funzione dei pericoli attesi in caso di ripresa dell’attività.

    La previsione delle eruzioni può essere effettuata sia a lungo termine che a breve termine. La previsione a lungo termine consiste nell’ipotizzare le probabili fenomenologie eruttive future e i loro potenziali effetti sull’uomo e sull’ambiente, mentre la previsione a breve termine consiste nel prevedere l’accadimento di un’eruzione. La prima è basata sull’assunzione che particolari fenomeni eruttivi si manifesteranno in futuro con le stesse modalità con cui si sono manifestati nel passato e interesseranno le stesse aree, se non si sono verificati eventi che hanno significativamente modificato il sistema.

    Pertanto, la ricostruzione della storia di un vulcano, la comprensione della legge di comportamento nel passato e la definizione dello stato attuale rappresentano gli elementi indispensabili per formulare ipotesi sul probabile comportamento futuro e sulle fenomenologie attese.

    La previsione a breve termine si basa sul fatto che l’evoluzione di un sistema vulcanico da uno stato di quiescenza fino all’eruzione, implica la risalita di una massa di magma verso la superficie con conseguente variazione di parametri fisici e chimici sia nel magma che nelle rocce circostanti. Pertanto essa viene fatta sulla base delle indicazioni provenienti dal controllo di tali parametri per mezzo di sistemi strumentali (reti di  monitoraggio).

    Rete Sismica

    La rete sismica di Stromboli (INGV- NA) utilizza sensori a Larga Banda.

    In questo modo è possibile evidenziare effetti dell’attività esplosiva, dell’innalzamento del tremore connessi ad eventuali stati di attività del vulcano. 

    Rete gravimetrica e magnetica

    Tra il 2003 e il 2005 nell’isola di Stromboli è stato installato un sistema multiparametrico per il monitoraggio vulcanico costituito da 3 stazioni gravimetriche per la misura del campo magnetico (SPC, SPL, SLN), una stazione per la misura del potenziale spontaneo (SLN) ed un gravimetro (ODF) in registrazione continua presso l’Osservatorio dell’Università di Firenze.

    Rete per lo studio delle deformazioni del suolo

    Il sistema di monitoraggio delle deformazioni del suolo gestito dall’INGV al vulcano Stromboli è costituito da 5 stazioni GPS permanente e da 3 stazioni clinometriche, mentre per il monitoraggio della Sciara del Fuoco viene utilizzata la stazione totale denominata THEODOROS.

    Per poter ridurre in modo efficace il rischio associato ad una futura eruzione, è necessario disporre di mappe di pericolosità prima che si manifestino i segnali premonitori o che abbia inizio l’eruzione

    Nella realizzazione delle mappe  si assume che il comportamento del vulcano

    in futuro sarà simile a quello del passato in termini di tipologia degli eventi,frequenza e grandezza

    Scenari di eruzioni dedotte dalla storia eruttiva forniscono un importante sorgente di informazioni su tipologie di eruzione,sulle aree investite dall’evento e sugli  effetti sul territorio e popolazione.

    Il rischio vulcanico può essere ridotto adottando opportune misure atte a ridurre le perdite di vite umane e/o beni esposti a pericolo.

    La previsione dell’attività vulcanica consiste nel prevedere dove, di che tipo e quando avverrà l’eruzione.

    Le principali attività di prevenzione consistono nel:

    i)predisporre mappe di pericolosità vulcanica,

    II) installare su ciascun vulcano sistemi strumentali per la sorveglianza (reti di monitoraggio) atti a prevedere le eruzioni,

    III) evitare la costruzione e/o la crescita di centri abitati in zone pericolose (pianificazione territoriale),

    IV) predisporre piani emergenza vulcanica da attuare nel caso si manifestino segnali precursori di eruzione,

    V) sviluppare tecniche di mitigazione dei danni prodotti dalle eruzioni,

    VI) diffondere nelle popolazioni che vivono in vicinanza dei vulcani attivi la  cultura della protezione dai fenomeni vulcanici.

    La valutazione della pericolosità e la zonazione del territorio in funzione dei pericoli attesi sono il presupposto fondamentale per una corretta programmazione dello sviluppo del territorio e per l’elaborazione di azioni tendenti alla mitigazione del rischio.