A Stromboli è tempo di esperimenti!

di Laura Sandri, Luciano Zuccarello, Piergiorgio Scarlato

Nella seconda metà di maggio a Stromboli è stato condotto un esperimento scientifico multidisciplinare che ha messo insieme competenze diverse e diverse tecniche di misura utili al monitoraggio e all’osservazione dell’attività esplosiva persistente, quale quella che caratterizza il vulcano eoliano.

Durante l’esperimento sono stati installati sistemi di acquisizione di segnali multiparametrici, in modo da osservare simultaneamente diversi processi legati alle attività del vulcano Stromboli con strumenti in grado di rilevare una varietà di parametri geofisici e geochimici.

Per studi sismologici sono stati installati sul territorio un centinaio di sensori (detti “nodi”) sismici, strumenti leggeri, di facile trasporto e posizionamento, idonei ad essere installati per periodi di qualche giorno o settimana (Figura 1).

Figura 1 - installazione di un nodo sismico a 3 componenti presso l’osservatorio di Punta Labronzo a Stromboli. Come per i sismometri, un nodo sismico a 3 componenti ha la capacità di misurare l'accelerazione o la velocità del suolo lungo le tre direzioni Nord-Est-Up. 23 maggio 2023.
Figura 1 – Installazione di un sensore (“nodo”) sismico a 3 componenti presso l’Osservatorio di Punta Labronzo a Stromboli. Come per i sismometri, un nodo sismico a 3 componenti ha la capacità di misurare l’accelerazione o la velocità del suolo lungo le tre direzioni Nord-Est-Up. 23 maggio 2023.

Ai nodi sismici sono stati associati sei sensori acustici infrasonici (Figura 2), utili a discriminare la posizione della sorgente dell’attività vulcanica esplosiva che caratterizza il vulcano, ed a caratterizzare l’attività eruttiva stessa.

Figura 2 - Posizionamento di una stazione acustica infrasonica a sud dell’osservatorio di Punta Labronzo a Stromboli. 24 maggio 2023.
Figura 2 – Posizionamento di una stazione acustica infrasonica a sud dell’osservatorio di Punta Labronzo a Stromboli. 24 maggio 2023.

I nodi e i sensori infrasonici sono stati posizionati in modo da formare array sismo-acustici, cioè serie di sensori collocati secondo una geometria regolare, ideati per studi specifici ad alta risoluzione. A questi array è stato affiancato un cavo in fibra ottica (Figura 3), per misurare la deformazione a cui il cavo è sottoposto attraverso l’interferometria ad alta frequenza della luce laser che passa nella fibra ottica, secondo la tecnica conosciuta come Distributed Acoustic Sensing (DAS), un metodo di avanguardia della sismologia.

Figura 3 - Operazioni di stesura del cavo in fibra ottica sopra l’osservatorio dell'Università di Firenze a Stromboli - 21 maggio 2023.
Figura 3 – Operazioni di stesura (a sinistra) del cavo in fibra ottica (a destra) sopra l’Osservatorio dell’Università di Firenze a Stromboli – 21 maggio 2023.

Inoltre, sono stati installati a quota 400 metri sul lato Nord della Sciara del Fuoco sistemi mobili multiparametrici per la misura della concentrazione e del flusso di biossido di zolfo (SO2) nel pennacchio (Figura 4), telecamere ad alta velocità e sensori acustici ad acquisizione continua (Figura 5).

Figura 4 - Misure di concentrazione e flusso di SO2 nel pennacchio (“plume”) vulcanico di Stromboli tramite telecamera termica e a raggi ultravioletti da quota 400 m.
Figura 4 – Misure di concentrazione e flusso di SO2 nel pennacchio (“plume”) vulcanico di Stromboli tramite telecamera termica e a raggi ultravioletti da quota 400 m.
Figura 5 - Riprese con telecamera ad alta velocità e sensori acustici  a quota 400 m della Sciara del Fuoco - 22 maggio 2023.
Figura 5 – Riprese con telecamera ad alta velocità e sensori acustici a quota 400 m della Sciara del Fuoco, a Stromboli – 22 maggio 2023.

Per acquisire video e immagini termiche e nella banda del visibile dell’area craterica sono stati utilizzati droni (Figura 6).

Figura 6 - Attività di spattering nelle fasi iniziali della riapertura di una bocca nella porzione centrale della terrazza craterica; immagine ripresa da drone il 24 maggio 2023.
Figura 6 Attività di spattering nelle fasi iniziali della riapertura di una bocca nella porzione centrale della terrazza craterica a Stromboli; immagine ripresa da drone il 24 maggio 2023.

Nei giorni dell’esperimento è stata inoltre raccolta la cenere prodotta durante l’attività esplosiva ordinaria dello Stromboli (Figure 7 e 8), su cui verranno effettuate analisi di composizione chimica.

Figura 7 - Predisposizione dei contenitori per la raccolta di cenere nell’area dell’elipista di Ginostra -  25 maggio 2023.
Figura 7 – Predisposizione dei contenitori per la raccolta di cenere nell’area dell’elipista di Ginostra – 25 maggio 2023.
Figura 8 - Cenere depositata a Ginostra - 25 maggio 2023.
Figura 8 – Cenere depositata a Ginostra – 25 maggio 2023.

L’analisi della grande mole di dati raccolti potrà contribuire allo sviluppo di nuovi strumenti per il monitoraggio dell’attività eruttiva dello Stromboli.

I progetti

L’esperimento è integrato nei progetti UNO (UNderstanding the Ordinary to forecast the extraordinary:an integrated approach for studying and interpreting the explosive activity at Stromboli volcano) e DYNAMO (DYNAmics of eruptive phenoMena at basaltic vOlcanoes). Ha coinvolto circa trenta unità di personale INGV afferente a diverse sezioni (Pisa, Roma1, ONT, Bologna, Osservatorio Etneo, Osservatorio Vesuviano), e personale proveniente da università italiane (Università di Bicocca) e straniere (Università di Liverpool, Dublino e Granada).

L’esperimento è stato realizzato nell’ambito delle iniziative legate al programma BACIO, che dal 2012 mette insieme scienziati e tecnici di diversa provenienza per promuovere un uso sinergico di varie tecniche di misura sul campo e condividere le diverse competenze, in modo da migliorare la comprensione dei processi eruttivi.

UNO è un progetto strategico dipartimentale dell’INGV di durata quadriennale. Obiettivo del progetto è ampliare la comprensione dell’attività vulcanica definibile come “ordinaria” per poter meglio interpretare le eventuali anomalie che potrebbero precedere fenomeni eruttivi più intensi e quindi più pericolosi che caratterizzano il vulcano Stromboli. Tre sono i principali settori di ricerca: 1) caratterizzazione fisica e modellizzazione dell’attività esplosiva e del degassamento; 2) studi tessiturali e petro-chimici dei prodotti eruttati; 3) analisi morfologica della terrazza craterica e delle aree circostanti.

Il progetto DYNAMO si propone di studiare con un approccio multidisciplinare i vulcani basaltici a condotto aperto (come Etna e Stromboli) con un potenziale esplosivo altamente variabile. Gli scopi del progetto sono: 1) aumentare la comprensione dei processi che avvengono nella porzione superficiale dei condotti; 2) migliorare la capacità di anticipare l’evoluzione dell’attività eruttiva dei vulcani studiati; 3) meglio interpretare i dati acquisiti in tempo quasi reale dal monitoraggio durante una crisi eruttiva. DYNAMO è finanziato dall’INGV nell’ambito dello schema di finanziamento Progetto INGV Pianeta Dinamico finanziato dal MUR (“Fondo finalizzato al rilancio degli investimenti delle amministrazioni centrali dello Stato e allo sviluppo del Paese, legge 145/2018”), Tema VT–DYNAMO–2023.

https://progetti.ingv.it/en/uno-stromboli

https://progetti.ingv.it/it/pian-din/dynamo


Fotografie di Claudia D’Oriano, Lucia Zaccarelli, Tullio Ricci, Emanuela Bagnato, Alexander Garcia, Emanuela De Beni, Luciano Zuccarello, Gilberto Saccorotti.