I droni in volo sui vulcani per prevedere le eruzioni

Giuseppe Marinaro
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AGI - Una nuova tecnologia basata sull'uso dei droni per la misura dei gas emessi dai vulcani attivi e prevedere le eruzioni. E' stata messa a punto da un team internazionale guidato dall'Ucl (Uk), e che include il gruppo di ricerca di Vulcanologia del Dipartimento di Scienze della Terra e del Mare - Distem dell'Università di Palermo.

La ricerca è stata condotta sul vulcano Manam in Papua Nuova Guinea, e i risultati conseguiti consentiranno alle comunità locali di prevedere meglio le future eruzioni, e alla comunità scientifica internazionale di meglio comprendere come i vulcani contribuiscono al ciclo globale del carbonio, che gioca un ruolo chiave nel sostenere la vita sulla Terra.

I risultati della ricerca, pubblicati sulla rivista Science Advances dell'Aaas - American Association for the Advancement of Science, dimostrano per la prima volta come l'uso combinato di misurazioni aeree, da terra e satellitari permetta di esplorare i vulcani più inaccessibili e attivi del pianeta.

La ricerca è stata condotta nell'ambito del progetto Above del Deep Carbon Observatory una comunità globale di scienziati, specialisti dal Regno Unito, Stati Uniti, Canada, Italia, Svezia, Germania, Costa Rica, Nuova Zelanda e Papua Nuova Guinea, le cui expertise spaziano dalla vulcanologia all'ingegneria aerospaziale. 

I ricercatori hanno ideato nuove soluzioni tecnologiche per la misurazione delle emissioni di gas rilasciate in atmosfera dai vulcani attivi, utilizzando droni a lungo raggio. Tali innovative tecniche sono state messe alla prova durante una campagna di terreno nella remota isola vulcanica di Manam. Con un diametro di 10 chilometri e un'elevazione di 1800 metri sul livello del mare, il vulcano Manam si trova su un'isola a 13 chilometri dalla costa nord-orientale della Papua Nuova Guinea.

Studi precedenti avevano individuato nel Manam uno tra i maggiori emettitori di anidride solforosa al mondo. Tuttavia, nulla era noto (prima di questo studio) sulla sua produzione di Co2 vulcanica. Le emissioni di Co2 vulcanica sono difficili da misurare a causa delle alte concentrazioni nell'atmosfera di background, che impongono la necessità di eseguire le misurazioni in prossimità delle aree crateriche sommitali.

Nei vulcani attivi e pericolosi come il Manam, i droni rappresentano l'unico modo per realizzare le misure in condizioni in sicurezza. Tuttavia, fino a oggi, i voli con droni “oltre la linea di vista” erano raramente stati tentati in ambienti vulcanici, in considerazione delle sfide tecnologiche che questi richiedono.

Utilizzando nuovi sensori di gas e spettrometri miniaturizzati, e progettando innovativi dispositivi di campionamento attivabili in maniera automatica, il team è stato in grado di far volare il drone fino a 2 km di altezza e 6 km di distanza, e di raggiungere la cima del Manam ove eseguire le misurazioni. Fra i vari parametri osservati, è stato determinato il rapporto di abbondanza fra Co2 e So2 nei gas vulcanici.

La conoscenza di questo parametro è fondamentale per determinare la probabilità del verificarsi di un'eruzione, poiché aiuta i vulcanologi a stabilire la profondità alla quale il magma risiede. Queste nuove conoscenze sono pertanto preziose per aiutare i programmi di monitoraggio e mitigazione della pericolosità vulcanica sull'isola di Manam che, sebbene remota, conta una consistente popolazione locale.

Le ultime grandi eruzioni del Manam, tra il 2004 e il 2006, hanno devastato vaste porzioni dell'isola, e hanno costretto una popolazione di circa 4 mila persone a spostarsi verso la terraferma; i loro raccolti sono stati distrutti, e le risorse idriche contaminate. 

Emma Liu (Ucl Earth Sciences), responsabile del progetto, spiega che il vulcano Manam non era stato studiato nel dettaglio in passato, ma i dati satellitari confermavano le sue consistenti emissioni di gas: "Le emissioni vulcaniche rappresentano la principale sorgente naturale al ciclo naturale del carbonio sulla Terra - il movimento del carbonio tra interno della terra, atmosfera e oceano".

Tuttavia, le conoscenze attuali sulle emissioni globali di Co2 dai vulcani sono incomplete e frammentarie – a oggi, le misurazioni del flusso di Co2 sono state limitate a un numero relativamente piccolo dei 500 vulcani in degassamento sul Terra. La comprensione dei fattori che controllano le emissioni di carbonio vulcanico oggi aiuterà a comprendere l'evoluzione del clima nel passato geologico, e quindi come questo potrebbe rispondere in futuro in risposta alla continua e massiccia iniezione di CO2 ad opera del'uomo.

Uno dei co-autori dello studio, Alessandro Aiuppa (Università di Palermo), ha descritto i risultati dello studio come "un vero progresso in campo vulcanologico", aggiungendo: "Dieci anni fa, i vulcanologi si sarebbero dovuti limitare a osservare a distanza le emissioni di un gigante in attività come il Manam, e immaginare quanto intense fossero le sue emissioni di Co2".

Oggi è possibile utilizzare i droni per volare attraverso i gas craterici, e misurane la composizione. Il carbonio rilasciato dal vulcanismo globale rappresenta oggi meno dell'uno per cento del bilancio totale delle emissioni totali, che è dominato dalle attività umane. Lo studio, insomma, apre nuove prospettive per il monitoraggio dei vulcani attivi e per una migliore comprensione del flusso di anidride carbonica rilasciata.