Cenere sul continente bianco

Due vulcani antartici, e una domanda: e se si risvegliassero?

di Federica Pardini, Paola Del Carlo e Alessio Di Roberto – INGV Sezione di Pisa

Alla stazione Mario Zucchelli, come in tutte le stazioni antartiche, ogni giorno inizia con lo stesso rito: si controlla il meteo, si verifica lo stato dei generatori, si pianificano i voli che portano rifornimenti, personale e strumenti scientifici provenienti da ogni luogo del pianeta. È un equilibrio fragile quello della ricerca scientifica in Antartide, fortemente dipendente da collegamenti aerei lunghissimi e impianti che devono funzionare da soli, senza rete elettrica, acquedotto o strade di emergenza.

A poche decine di chilometri da quella stazione sorgono due montagne che quasi nessuno associa all’idea di “vulcano attivo”: il Monte Melbourne e il Monte Rittmann, nella Victoria Land settentrionale. Non fanno rumore, non fumano vistosamente, non compaiono quasi mai nelle cronache. Eppure, la loro storia geologica racconta di eruzioni intense, colonne di cenere alte oltre venti chilometri, e di eruzioni di lunga durata capaci di lasciare tracce ancora leggibili nel ghiaccio antartico e nei sedimenti del Mare di Ross.

La storia eruttiva del Monte Melbourne, un vulcano alto 2.732 metri sul livello del mare, inizia circa 90.000 anni fa, con la formazione di lave e coni di scorie, e prosegue fino ai tempi storici. Studi di tefrocronologia indicano almeno quattro eruzioni importanti, la più intensa delle quali, con stile subpliniano-pliniano, è avvenuta circa 13.000 anni fa (Figura 1). Ceneri vulcaniche prodotte da eruzioni storiche, databili tra il III e il IV secolo d.C., sono state identificate nei sedimenti marini dell’Edisto Inlet (un fiordo situato a oltre 200 km dal vulcano) e nel ghiaccio accumulato sui fianchi del vulcano. L’ultima eruzione nota risale con buona probabilità al 1892. Il vulcano è, pertanto, tuttora attivo: il calore emesso dalle sue fumarole forma grotte e torri di ghiaccio.

Poco più a sud si trova il Monte Rittmann, alto circa 2.600 metri sul livello del mare, scoperto tra il 1988 e il 1989 da una spedizione italiana. Il suo tratto distintivo è una caldera sommitale della larghezza di diversi chilometri (circa 8 x 5 km). Come il Monte Melbourne, il Rittmann è stato protagonista di alcune delle eruzioni più energetiche del continente Antartico. I sedimenti marini ci raccontano di due eruzioni di grande energia, una avvenuta circa 22.000 anni fa e l’altra, tra le più violente mai registrate in Antartide, avvenuta circa 11.000 anni fa. Più recentemente, la cosiddetta eruzione 1254 C.E. del Monte Rittmann, di bassa energia ma di lunga durata, ha depositato su aree vastissime del continente (> 2 milioni di km²), un livello di cenere oggi riconosciuto come uno dei principali marker stratigrafici nei ghiacci antartici e nei sedimenti del Mare di Ross.

Dopo aver ricostruito questa storia, è sorta spontanea la domanda: cosa succederebbe, oggi, se uno di questi due vulcani si risvegliasse? Quanto lontano potrebbe arrivare la cenere, e quali stazioni di ricerca, rotte aeree e infrastrutture ne risentirebbero?

Un continente che vive di logistica

In Antartide, il rischio vulcanico non si misura semplicemente contando la popolazione residente nell’area vulcanica: la vera vulnerabilità riguarda soprattutto l’impatto che un’eruzione può avere sulle infrastrutture e sulla logistica. Infatti, circa 70 stazioni di ricerca sono sparse sul continente. Un altro aspetto critico riguarda il turismo in costante crescita, che oggi supera i 100.000 visitatori l’anno. Quasi tutto il necessario per il sostentamento delle stazioni e delle attività turistiche arriva per via aerea, spesso dopo aver attraversato mezzo emisfero.

Attorno al Mount Melbourne si concentrano numerose stazioni: Mario Zucchelli (Italia), Gondwana (Germania), Jang Bogo (Corea del Sud) e Qinling (Cina), oltre ai campi aerei di Browning Pass ed Enigma Lake. Più a sud, McMurdo e Scott Base sono tra gli snodi più trafficati del continente. Anche pochi millimetri di cenere su queste strutture potrebbero avere effetti a catena importanti.

Ipotizzare un’eruzione (che non è ancora avvenuta)

Per rispondere a queste domande, in qualità di ricercatori dell’INGV, abbiamo costruito diversi scenari combinando due strumenti già validati per i vulcani italiani, come ad esempio l’Etna: un modello numerico, sviluppato da INGV, in grado di simulare la fisica della colonna eruttiva e un modello per il trasporto atmosferico della cenere, sviluppato dal NOAA, usato operativamente dai centri di sorveglianza delle nubi vulcaniche in tutto il mondo.

Per l’analisi sono stati impiegati vent’anni di dati meteorologici ad alta risoluzione, utili a descrivere la variabilità dei venti antartici.

Abbiamo ricostruito tre scenari plausibili, tarati sulla storia geologica dei due vulcani antartici. Questa, a sua volta, è stata ricostruita attraverso studi vulcanologici e tefrostratigrafici condotti sui fianchi dei due vulcani, nelle sequenze di ghiaccio e nei sedimenti marini (Figura 2).

Per il Monte Melbourne sono state ipotizzate un’eruzione pliniana e una sub-pliniana; per il Monte Rittmann un’eruzione di bassa intensità ma molto prolungata (un mese di attività continua), sul modello dell’eruzione islandese dell’Eyjafjallajökull del 2010 (Figura 3). Per ciascuno scenario e stagione sono state eseguite 300 simulazioni indipendenti con data di inizio casuale: non un singolo scenario “peggiore”, ma centinaia di possibili scenari futuri per costruire mappe di probabilità.

Quando la cenere sale nella stratosfera

Il risultato più sorprendente riguarda la dispersione delle ceneri vulcaniche in atmosfera. Un’eruzione pliniana del Monte Melbourne, con una colonna eruttiva alta 22 km, non resterebbe confinata all’Antartide. Iniettata in stratosfera, la cenere vulcanica verrebbe trasportata dal vento fino a interessare un’area compresa tra 15 e 45 milioni di km² di spazio aereo dell’emisfero sud, intersecando le rotte di navigazione verso Sud America, Africa, Australia e Nuova Zelanda (Figura 4).

Le tratte più esposte sarebbero quelle provenienti dal Sud America, che attraverserebbero la nube in più fasi di volo. Le rotte africane, australiane e neozelandesi resterebbero più al riparo durante il volo, ma a rischio in fase di atterraggio.

Un’eruzione sub-pliniana avrebbe, invece, un impatto confinato a scala regionale (circa 2 milioni di km² in troposfera).

Lo scenario ricostruito per il Rittmann produrrebbe un impatto persistente ma limitato alla bassa atmosfera, in un’area di 3 e 4 milioni di km², senza impattare sulle rotte aeree intercontinentali.

E sul terreno?

Se la nube di cenere sospesa in atmosfera ha la possibilità di minacciare i collegamenti aerei intercontinentali, quella che ricade al suolo dovrebbe avere un impatto locale, ma non meno importante. Per lo stesso scenario relativo ad un’eruzione pliniana del Melbourne, un carico di 1 kg/m² (circa un millimetro di spessore di cenere vulcanica deposto al suolo) avrebbe il 50% di probabilità di depositarsi su una superficie antartica di 80.000-100.000 km², a seconda della stagione e quindi del vento, sufficiente per impattare su tutte le stazioni di ricerca e le infrastrutture entro un raggio di 100 km dal vulcano.

Con un carico di cenere pari a 10 kg per metro quadro (corrispondente a circa un centimetro di spessore di cenere), i danni diventerebbero concreti: i sistemi di osmosi inversa per la produzione di acqua dolce della stazione Mario Zucchelli rischierebbero danni notevoli, e i pannelli solari verrebbero coperti, riducendo notevolmente la loro efficienza. Se poi ipotizziamo un carico di 100 kg/m² (circa dieci centimetri di spessore di cenere), ci sarebbe oltre il 50% di probabilità che le stazioni Jang Bogo, Gondwana, Mario Zucchelli, Browning Pass ed Enigma Lake abbiano problemi strutturali, con la necessità di rimuovere la cenere per non superare i limiti di carico delle strutture modulari, come le unità containerizzate di Gondwana.

Le stazioni più lontane (Scott Base, McMurdo, Talos Dome), così come gran parte della Terra Vittoria settentrionale, resterebbero invece al riparo in tutti gli scenari previsti rispetto a un’eventuale eruzione del Rittmann.

Perché conviene pensarci ora

È bene precisare che non ci sono evidenze di un’imminente nuova eruzione dei vulcani descritti. Lo studio nasce anche dall’esigenza di colmare un vuoto conoscitivo inerente al rischio vulcanico connesso a vulcani che sono tra i meno studiati al mondo. Questa esigenza si è manifestata anche in seno al gruppo di esperti sul vulcanismo antartico (AntVolc). Il metodo messo a punto per i vulcani Melbourne e Rittmann, basato sull’accoppiamento tra i due modelli citati, è pensato per essere utilizzato anche su altri sistemi vulcanici antartici, dal Monte Erebus ai vulcani della Marie Byrd Land come Mount Berlin e Mount Waesche, aprendo la strada a una valutazione del rischio vulcanico su scala continentale.

In un continente dove la sopravvivenza di una stazione di ricerca dipende da un generatore, da un pannello solare, da un volo che deve atterrare in orario, anche una manciata di cenere può fare la differenza. Ed è proprio per questo che la mappatura dei possibili effetti ha un valore che va ben oltre la curiosità scientifica.

Lo studio “A probabilistic assessment of tephra hazards in Antarctica reveals implications for polar logistics and Southern Hemisphere aviation”, firmato da Federica Pardini, Paola Del Carlo e Alessio Di Roberto (INGV, Sezione di Pisa), è stato pubblicato su Scientific Reports ed è disponibile in accesso aperto al link: https://doi.org/10.1038/s41598-026-69650-9. La ricerca è stata condotta nell’ambito dei progetti PNRA I-VOLCAN, CHIMERA, TRACERS e VolCA (Programma Nazionale di Ricerca in Antartide), con simulazioni eseguite sul server del progetto INGV Rete Multiparametrica.