Un pericolo vulcanico si riferisce a qualsiasi processo vulcanico potenzialmente pericoloso che mette a rischio la vita umana, i mezzi di sussistenza e/o le infrastrutture. Diversi pericoli possono interessare l’area intorno al vulcano, come colate di lava, flussi piroclastici, lahars e valanghe di detriti. L’attività vulcanica produce anche pericoli che possono colpire aree lontane dal vulcano, come il rilascio di gas, la caduta di cenere e lo tsunami. Tali pericoli possono avere un impatto su aree che distano da 100 a 1000 chilometri dal vulcano, con un potenziale impatto significativo sulla salute e sull’economia. (BGS 2012)
Anche se i vulcani possono essere pericolosi, ci sono molte ragioni per cui le persone vivono accanto ad essi. Ci possono essere benefici emotivi, sociali ed economici. Per coloro che vivono accanto ai vulcani, conoscere i pericoli vulcanici è solo un modo in cui le persone possono ridurre il loro rischio.
Tipi di pericolo vulcanico
La seguente sezione spiega una serie di pericoli vulcanici e il potenziale impatto sulle persone e sull’ambiente.
– caduta di tephra/cenere
– gas
– flussi di lava e cupole di lava
– flussi piroclastici
– frane e valanghe di detriti
– lahars (colate di fango)
– jökulhlaups
– tsunami
Tephra/ash fall
Experience: Ashfall – “Un’eclissi”. Fonte: VolFilm.
Durante le eruzioni vulcaniche, la cenere, che è costituita da piccoli, taglienti, angolari frammenti di vetro e altre rocce vulcaniche, può essere inviata in alto nell’aria, a volte raggiungendo la stratosfera. I prodotti vulcanici sono tipicamente denominati in base alle dimensioni dei frammenti, che possono variare da metri a tomicron. Tephra è usato come termine di cattura per descrivere tutti i clasti eruttati, indipendentemente dalle dimensioni, mentre il termine cenere descrive particelle di dimensioni inferiori a 2 mm.
Durante un’eruzione, la maggior parte della tephra cade a terra intorno al vulcano. Questa tephra può caricare i tetti degli edifici e oscurare la segnaletica stradale rendendo difficile il viaggio. Il carico di tephra di foglie, può portare alla sepoltura di piante, o allo strappo di rami dagli alberi, e può quindi avere un impatto significativo sull’agricoltura. La natura a grana fine della cenere vulcanica significa che è facilmente trasportata dai venti a distanze da 100 a 1000 km di distanza dal vulcano. A causa della sua natura abrasiva, la cenere vulcanica può causare danni agli aerei.
Nel 2010, spesse ceneri hanno eruttato dal vulcano islandese Eyjafjallajökull formando pennacchi che hanno raggiunto altezze di 5-7 km. Fonte: Osservatorio della Terra della NASA.
L’eruzione dell’Eyjafjallajökull del 2010 e la nube di cenere hanno causato la chiusura dello spazio aereo del Regno Unito dal 15 al 20 aprile, causando notevoli disagi ai viaggiatori. Fonte: BGS ©UKRI. Tutti i diritti riservati.
Durante l’eruzione dell’Eyjafjallajökull del 2010, l’analisi di laboratorio del BGS di campioni di cenere, raccolti da un parabrezza d’auto nel Regno Unito, ha mostrato che singoli grani di cenere erano formati da frammenti di vetro e cristallo. La cenere vulcanica “vetrosa” come questa può causare danni ad aerei ed elicotteri. Fonte: BGS ©UKRI. Tutti i diritti riservati
Danni al tetto e crollo causato dalla cenere vulcanica dalle eruzioni del vulcano Soufrière Hills, Montserrat, nel 1995. Molti edifici con tetti in acciaio ondulato galvanizzato e automobili sono stati gravemente danneggiati dalla pioggia acida, che è stata prodotta quando la pioggia si è mescolata con i gas vulcanici e la cenere. Fonte: BGS ©UKRI. Tutti i diritti riservati
Fatto veloce
Una spiegazione per le nuvole “rosso sangue” al tramonto raffigurate da Edvard Munch nel dipinto “L’urlo” è l’eruzione vulcanica del Krakatau nel 1883. L’eruzione emise grandi quantità di gas e cenere che cambiarono il colore del cielo in tutto il mondo.
Gas
Vari gas possono essere emessi dai vulcani attivi prima, durante o dopo un evento eruttivo e possono causare vari pericoli per la salute a livello locale, ma hanno il potenziale di influenzare il clima a livello globale. I cinque gas principali che rappresentano una minaccia per la salute sono:
- diossido di carbonio
- cloruro di idrogeno, fluoruro di idrogeno e solfuro di idrogeno
- diossido di zolfo
Le persone possono essere esposte ai gas vulcanici nocivi respirandoli o attraverso il contatto con la pelle e gli occhi. Gli effetti sulla salute vanno da lievi a gravi con occasionali esposizioni mortali. Dopo l’esposizione le persone possono riportare difficoltà di respirazione e prurito alla pelle.
I gas vulcanici sono particolarmente pericolosi perché non possono essere visti, e poiché sono più densi dell’aria ambiente, possono accumularsi nelle depressioni intorno a un vulcano attivo. Alte concentrazioni di gas vulcanici possono anche essere un pericolo per la salute all’interno degli aerei. I gas di zolfo si convertono in aerosol di solfato (principalmente acido solforico) che, se raggiungono la stratosfera, possono rimanervi per anni causando cambiamenti climatici a breve termine.
Gas vulcanici: l’impatto. Fonte: VolFilm.
Flussi di lava e cupole laviche
Le lave sono flussi di magma estrusi sulla superficie di un vulcano. In generale è raro che le lave causino la perdita diretta di vite umane, perché di solito scorrono lentamente, lasciando il tempo sufficiente per l’evacuazione delle persone. Tuttavia distruggono tutto ciò che si trova sul loro cammino per una combinazione di seppellimento, schiacciamento e calore, e tali eruzioni sono anche associate all’emissione di gas vulcanici e aerosol.
La viscosità, la facilità con cui un fluido può scorrere, delle colate laviche generalmente aumenta con il contenuto di silicio e diminuisce con un aumento della temperatura e del contenuto di acqua.I basalti a bassa viscosità sono i più fluidi dei tipi di lava comuni e sono tipicamente eruttati a temperature di 1100°-1200°C. Le andesiti ad alta viscosità sono molto meno fluide del basalto e vengono eruttate a temperature di circa 700°-900°C.
O detto altrimenti, i magmi basaltici ricchi di ferro/magnesio sono i più fluidi (bassa viscosità) ad un’estremità della scala e quelli ricchi di silicio sono i meno fluidi (altamente viscosi) all’altra estremità.
I magmi basaltici possono percorrere distanze relativamente lunghe. Al contrario, le lave ad alta viscosità (andesiti) sono tipicamente eruttate a bassa velocità e formano flussi brevi e spessi o cupole dai lati ripidi che non viaggiano lontano dalle bocche vulcaniche.
La velocità di movimento delle lave varia tipicamente da pochi metri all’ora per le lave ad alta silice (andesiti) a diversi chilometri all’ora per i basalti fluidi. Le cupole di lava si formano quando la lava ad alta viscosità viene eruttata lentamente da un vulcano. A causa dell’alta viscosità della lava, essa non può viaggiare lontano dalla bocchetta, e si forma una cupola di lava. Queste cupole di lava sono particolarmente pericolose perché tendono ad essere instabili, e possono collassare causando correnti piroclastiche di densità.
Lava: il pericolo. Fonte: VolFilm.
Basalti alluvionali
I basalti alluvionali sono una forma eccezionale di flusso lavico. Queste eruzioni sono rare, e la nostra comprensione di questi eventi è basata sullo studio di eruzioni passate in luoghi come le trappole del Deccan, in India, o le trappole siberiane. Tali eruzioni impattano grandi aree, fino a dimensioni continentali (oltre un milione di chilometri quadrati), possono avere uno spessore di un chilometro, e rilasciano grandi quantità di gas e possono causare inquinamento atmosferico e persino avere un impatto sul clima.
Possiamo imparare molto dai basalti alluvionali che avvengono in Islanda. Nel 2014, l’eruzione della fessura Holuhraun ha raggiunto le dimensioni del basalto alluvionale. Ora è il più grande basalto alluvionale in Islanda dall’eruzione del Laki nel 1783-84, che ha causato la morte di circa il 20% della popolazione islandese a causa dell’inquinamento ambientale e della carestia e molto probabilmente ha aumentato i livelli di mortalità, altrove in Europa, attraverso l’inquinamento atmosferico da gas e aerosol contenenti zolfo. Per fortuna, le eruzioni alluvionali di basalto sono molto rare!
Nel settembre 2014, i vulcanologi del BGS sono stati testimoni dell’eruzione della fessura Holuhraun vicino alla calotta di ghiaccio Vatnajokull in Islanda. Fonte: BGS ©UKRI. Tutti i diritti riservati.
Questa foto satellitare del febbraio 2020 mostra un basalto alluvionale di 2 miliardi di anni conosciuto come Labrador Trough, Canada. Fonte: NASA Earth Observatory.
Flussi piroclastici
I flussi piroclastici sono “correnti di densità” calde costituite da miscele di detriti di roccia e gas, che scorrono lungo il terreno ad alta velocità. Viaggiando sotto la forza di gravità, tendono a scorrere lungo i pendii delle colline, lungo le valli e verso un terreno più basso; anche se estremamente potenti, o energetici, i flussi piroclastici sono stati conosciuti per sfidare la gravità e muoversi verso l’alto. Le temperature dei flussi piroclastici possono variare da 100 °C a 600 °C. In genere viaggiano a 70 mph o più velocemente lungo i lati del vulcano.
Flusso piroclastico: il pericolo. Fonte: VolFilm
Flussi piroclastici da collasso di fontana
I flussi piroclastici si formano con un paio di meccanismi, o per collasso di una cupola di lava, o durante l’attività eruttiva esplosiva, dove la miscela di gas e cenere emessa dal vulcano è troppo densa per salire in modo galleggiante nell’atmosfera, e invece collassa intorno al vulcano.
Flusso piroclastico come risultato del collasso della fontana. Fonte: BGS ©UKRI. Tutti i diritti riservati.
Flussi piroclastici generati da collasso di fontana, agosto 1997, Vulcano Soufrière Hills, Montserrat. Fonte: BGS ©UKRI. Tutti i diritti riservati.
Flussi piroclastici da collasso di cupola
I vulcani che eruttano lave molto viscose, o appiccicose, per formare cupole possono anche produrre flussi piroclastici quando la cupola diventa instabile. I flussi piroclastici sono prodotti quando grandi porzioni della cupola collassano e si disintegrano.
Flusso piroclastico come risultato del collasso della cupola. Fonte: BGS ©UKRI. Tutti i diritti riservati.
Flussi piroclastici dal collasso della cupola che si avvicina ad una città, giugno 1997, Vulcano Soufrière Hills, Montserrat. Fonte: BGS ©UKRI. Tutti i diritti riservati.
Fatto veloce
I flussi piroclastici sono anche chiamati ‘nuées ardentes’, che significa nuvole incandescenti in francese
I flussi piroclastici producono depositi di cenere calda e rocce intorno ai fianchi del vulcano. Le temperature possono superare i 400 gradi centigradi in materiale vecchio di diversi mesi. Queste immagini mostrano i depositi tipici del collasso della cupola e dei flussi piroclastici da collasso della fontana.
Depositi di pomice vicino a Bethel, da flussi piroclastici da collasso della fontana, autunno 1997, Vulcano Soufrière Hills, Montserrat. Fonte: BGS ©UKRI. Tutti i diritti riservati.
Depositi di flussi piroclastici dal collasso della cupola del giugno 1997, Vulcano Soufrière Hills, Montserrat. Fonte: BGS ©UKRI. Tutti i diritti riservati.
Scivolamenti e valanghe di detriti
Le valanghe di detriti e gli smottamenti sono comuni, ma non sono necessariamente causati da un’effettiva eruzione vulcanica o attività vulcanica. Possono essere innescate come risultato di un’esplosione vulcanica o del collasso di una cupola, in particolare in ambienti in cui sono comuni forti precipitazioni. Le valanghe di detriti tendono a incanalarsi nelle valli e possono percorrere grandi distanze ben oltre le loro aree di origine. È difficile ridurre l’impatto delle valanghe di detriti perché possono verificarsi senza preavviso, anche su vulcani inattivi, e possono devastare grandi aree. Una volta iniziata, è impossibile evacuare le aree nei percorsi delle valanghe di detriti a causa della grande velocità con cui viaggiano.
Il giorno di Santo Stefano 1997, una grande esplosione vulcanica ha causato il collasso parziale del vulcano Soufrière Hills, Montserrat, che ha innescato una valanga di detriti. Circa 60 milioni di metri cubi di cupola e parete del cratere viaggiarono verso sud come valanga di detriti con altro materiale piroclastico. I villaggi di St Patrick’s e Morris sono stati spazzati via in meno di 30 minuti. Fonte: BGS ©UKRI. Tutti i diritti riservati.
Lahars
Un lahar è un tipo di flusso di fango vulcanico, che è composto da detriti vulcanici e acqua (calda o fredda). I lahar si muovono molto rapidamente a velocità che vanno da meno di 10 km all’ora fino a qualche decina di chilometri all’ora. Possono verificarsi come risultato di eruzioni che coinvolgono ghiaccio o neve. Questo può generare grandi quantità di acqua di fusione. Man mano che queste colate cariche di detriti si spostano lungo le valli del fiume, possono raccogliere più materiale sciolto. I lahars possono anche essere innescati, o mobilitati, da forti piogge.
Le colate di fango viscose possono contenere più del 60% di sedimenti (40% di acqua) e hanno la consistenza del cemento bagnato. Le colate di fango meno viscose, con un contenuto d’acqua più elevato, assomigliano alle inondazioni torrenziali.
Lahar: il pericolo. Fonte: VolFilm
I lahar sono stati una delle principali cause di morte in tempi storici. Per esempio, nel 1985 23 000 persone sono morte a causa del lahar del Nevado del Ruiz in Colombia. Le morti e i feriti causati dai lahar possono essere evitati se le comunità vengono evacuate rapidamente verso le alture.
Nell’aprile 2000, gran parte della città di Plymouth era stata sepolta da colate di fango vulcanico a seguito di episodi di forti piogge; Vulcano Soufrière Hills, Montserrat. Fonte: BGS ©UKRI. Tutti i diritti riservati.
Lahar (colate di fango) in una valle del fiume Soufrière Hills Volcano, Montserrat (2002). Fonte: BGS ©UKRI. Tutti i diritti riservati.
Jökulhlaup
Jökulhlaup è una parola islandese che viene usata per descrivere un’inondazione glaciale, che è un improvviso rilascio di acqua da un lago che si trova sotto o vicino ad un ghiacciaio. Uno dei fattori scatenanti di un jökulhlaup potrebbe essere l’eruzione di un vulcano situato sotto un ghiacciaio che scioglie il ghiaccio sovrastante o indebolisce una diga fatta di sedimenti morenici glaciali. L’improvvisa rimozione della diga del lago rilascia un enorme volume d’acqua per produrre una “megaflood” che può lavare via strade e ponti.
Questa foto satellitare dell’Islanda sud-orientale del 1996, mostra il pennacchio di cenere proveniente dal vulcano Grimsvötn durante un’eruzione che ha portato al più grande Jökulhlaup della storia umana. Il vulcano Grimsvötn si trova sotto la calotta di ghiaccio Vatnojokull, che ospita circa 30 ghiacciai e sette vulcani. L’acqua, che è stata rilasciata dallo scioglimento subglaciale, ha seguito il percorso indicato dalle frecce e ha lavato via strade e diversi ponti; circa 3 km3 di ghiaccio sono stati sciolti durante i 13 giorni dell’eruzione. Fonte: Osservatorio della Terra della NASA.
Tsunami
Gli tsunami possono formarsi in relazione a una vasta gamma di attività geologiche, dai terremoti alle frane. Anche se meno comune, i vulcani possono anche causare tsunami. Infatti, gli tsunami hanno causato la maggior parte delle vittime associate alle eruzioni vulcaniche in tempi storici. Gli tsunami si formano quando l’acqua, sia in un lago che nel mare, viene spostata. Sui vulcani, questo può accadere per un certo numero di meccanismi, per esempio un’eruzione sottomarina, il collasso di una parte di un edificio vulcanico o l’ingresso di lare o correnti piroclastiche di densità nell’acqua circostante. Mentre le eruzioni sottomarine possono produrre solo tsunami locali, grandi tsunami devastanti che colpiscono interi continenti possono formarsi durante grandi eruzioni piroclastiche esplosive che formano densità.
Un esempio di un tale evento è l’eruzione del 1883 del Krakatau, in Indonesia. Mentre c’è ancora qualche discussione sull’esatta fonte degli tsunami, l’eruzione produsse grandi flussi piroclastici e portò al collasso del vulcano. Sono stati prodotti numerosi tsunami, il più devastante dei quali ha provocato più di 36.000 morti. Più recentemente, nel 2018, un altro tsunami si è formato in relazione all’attività dello stesso complesso vulcanico. Anak Krakatau, che si traduce con “figlio di Anak”, è il vulcano che negli ultimi 100 anni si è formato sul bordo della caldera Krakatau del 1883. Nel dicembre 2018, circa il ~ % del vulcano è crollato nei mari circostanti, formando uno tsunami che ha colpito gran parte della costa lungo lo stretto di Sunda, e provocando la morte di più di 400 persone.
Immagine da drone del vulcano Anak Krakatau presa durante il lavoro sul campo del BGS nell’agosto 2019. Fonte: BGS ©UKRI. Tutti i diritti riservati. (Sam Engwell e Edo Marshal).