Nuove tecniche per lo studio di nubi di cenere vulcanica sono presentate in un lavoro apparso su Atmospheric Measurement Techniques, a cui il CNR-IMAA ha contribuito per la parte satellitare. Lo studio mira a ridurre l’incertezza che attualmente limita la previsione della dispersione delle nubi, informazione cruciale che influisce sulla gestione del traffico aereo e dell’emergenza in generale.
La cenere vulcanica dispersa in atmosfera a seguito di un'eruzione vulcanica ha effetti notevoli sull’ambiente, sui trasporti, sulle attività produttive e perfino sul clima, causando impatti socio-economici spesso disastrosi. Ad esempio, l'impatto sul PIL globale causato solo dall’interruzione del traffico aereo successiva all’eruzione del vulcano islandese Eyjafjallajökull del 14 aprile 2010 è stimato intorno a 5 miliardi di dollari.
Molti dei danni economici sono causati dall’incertezza con cui la nube vulcanica si propaga, incertezza dovuta sia alle condizioni meteo ma anche e soprattutto alla mancanza di informazioni sulla quantità (massa) e qualità (dimensioni) del materiale immesso in atmosfera. Per questo è necessario un monitoraggio continuo dei vulcani, sia per controllare i processi vulcanici in atto ma anche per prevedere l’evoluzione (dispersione e decadimento) della nube vulcanica al fine di limitarne l’impatto socio-economico.
L’osservazione da remoto (remote sensing) delle nubi vulcaniche offre il vantaggio di stime in tempo reale ed inoltre evita i pericoli legati al campionamento locale (in situ). Le nubi vulcaniche vengono quindi solitamente monitorate con osservazioni a distanza tramite sensori (usualmente radiometri e lidar nel visibile/infrarosso) posti a terra o su piattaforma satellitare.
Tra i parametri più importanti necessari alla previsione della dispersione della nube di cenere ci sono la massa totale ed il tasso di eruzione vicino alla sorgente vulcanica, quantità purtroppo difficilmente misurabili. Infatti i sensori nel visibile/infrarosso sono soggetti alla limitazione imposta dall’opacità della cenere, e vengono perciò oscurati in caso di grandi quantità, come spesso accade in prossimità della sorgente.
Contrariamente, i sensori a microonde sono poco sensibili alla presenza di ceneri vulcaniche se non in presenza di grandi quantità, offrendo una soluzione complementare per sondare le nubi di cenere proprio in prossimità della sorgente. Tecniche innovative basate su osservazioni a microonde sono quindi state investigate dalla collaborazione tra un gruppo di ricercatori di tre Università (Cambridge, L’Aquila, Roma La Sapienza), del Dipartimento di Protezione Civile, del Centro di Eccellenza di Telerilevamento e Modellistica numerica per la Previsione di eventi Severi (CETEMPS) ed infine dell’Istituto di Metodologie per l’Analisi Ambientale del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR-IMAA). I risultati pubblicati sulla rivista Atmospheric Measurement Techniques dell’European Geoscience Union in occasione dell’eruzione del 22 maggio 2011 del vulcano islandese Grímsvötn mostrano il potenziale valore aggiunto delle osservazioni radiometriche e radar polarimetriche a microonde, specialmente per grandi quantità vicino alla sorgente. “Il gruppo di telerilevamento di nubi e precipitazioni (SATCLOP) è sempre impegnato nello sviluppo di tecniche innovative per lo studio dell’Atmosfera, e la sinergia con altri enti e colleghi esperti di telerilevamento a microonde ha portato a questi risultati” racconta Filomena Romano responsabile del Satellite Remote Sensing for Clouds and Precipitations (SATCLOP) del CNR-IMAA. “I risultati”, riprende Frank Marzano, Direttore del CETEMPS e associato CNR-IMAA, “dimostrano nuove componenti del sistema osservativo vulcanologico del futuro”. Mario Montopoli, primo autore della pubblicazione e ricercatore presso l’Università di Cambridge (UK) al tempo della stesura del lavoro dichiara “la sinergia tra modelli e nuovi prodotti quantitativi di cenere apre originali scenari per una previsione più accurata delle nubi vulcaniche”. “Tale attività apre uno spiraglio di ricerca”, conclude Domenico Cimini del CNR-IMAA, “che anticipa alcune delle potenzialità che saranno disponibili dal 2020, con il lancio del primo sensore ad onde millimetriche (ponte tra le microonde e l’infrarosso), a bordo dei satelliti polari Europei di seconda generazione”.
Per informazioni:
Domenico Cimini, CNR-IMAA – Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.
Montopoli, M., Vulpiani, G., Cimini, D., Picciotti, E., and Marzano, F. S.: Interpretation of observed microwave signatures from ground dual polarization radar and space multi-frequency radiometer for the 2011 Grímsvötn volcanic eruption, Atmos. Meas. Tech., 7, 537-552, doi:10.5194/amt-7-537-2014, 2014.
Montopoli M., D. Cimini, M. Lamantea, M. Herzog, H. F. Graf, and F. S. Marzano, Microwave radiometric remote sensing of volcanic ash clouds from space: model and data analysis, IEEE Trans. Geosci. Rem. Sens., 51 (9), 4678-4691, doi:10.1109/TGRS.2013.2260343, 2013.
Marzano F. S., M. Lamantea, M. Montopoli, M. Herzog, H. Graf, D. Cimini, Microwave remote sensing of the 2011 Plinian eruption of the Grímsvötn Icelandic volcano, Remote Sensing of Environment, 129, 168-184, DOI: 10.1016/j.rse.2012.11.005, 2013.
