Il telerilevamento (remote sensing) da satellite rappresenta uno degli strumenti più importanti per il monitoraggio dei fenomeni vulcanici non solo in aree remote, dove i sistemi tradizionali di monitoraggio al suolo sono spesso assenti e/o non utilizzabili, ma anche in aree ben sorvegliate da reti geofisiche. Tra i diversi fenomeni vulcanici monitorabili da satellite, l’attività termica superficiale rappresenta uno degli argomenti di maggior interesse scientifico, soprattutto riguardo alla possibilità di misurare variazioni termiche che possano annunciare in anticipo eventuali nuove eruzioni.
Numerosi studi hanno mostrato infatti come i sensori satellitari dotati di capacità osservativa nella regione dell’infrarosso (in particolare con canali nello SWIR – (Shortwave Infrared Region, MIR - Mid-Infrared Region e TIR - Thermal Infrared Region) possono essere utilizzati con successo per rilevare la radiazione termica emessa da superfici magmatiche di alta temperatura, anche quando esse occupano piccole porzioni dei pixel delle immagini satellitari.
In questo articolo la metodologia RST (Robust Satellite Technique – Tramutoli, 2005), ed in particolare la sua configurazione RSTVOLC (Marchese et al., 2011), sviluppata ad hoc per l’individuazione di anomalie termiche vulcaniche, è stata utilizzata al fine di rilevare i cambiamenti nell’attività termica del vulcano Eyjafjöll (Islanda). Tale vulcano, dopo un lungo periodo di quiescenza durato circa 200 anni, riprese la sua attività eruttiva nella notte del 21 Marzo 2010. L’attività eruttiva fu prima caratterizzata dall’emissione di flussi lavici e successivamente si manifestò mediante violente esplosioni che determinarono l’immissione di cospicue quantità di cenere vulcanica in atmosfera, causando l’interruzione del traffico aereo in gran parte dell’Europa, con ingenti danni economici per le compagnie aree e notevoli disagi per i passeggeri. In questo studio l’algoritmo RSTVOLC è stato utilizzato per la prima volta su aree vulcaniche localizzate alle alte latitudini, e quindi in presenza di una significativa copertura nuvolosa e di un background particolarmente freddo (il vulcano oggetto di studio è localizzato all’interno del ghiacciaio Eyjafjallajökul), condizione questa che dovrebbe incrementarne ulteriormente la sensibilità. Tale algoritmo, considerando le variazioni relative del segnale misurato da satellite (rispetto ad uno stato imperturbato definito processando serie storiche pluriennali di dati satellitari omogenei accorpati su base mensile e fascia oraria di acquisizione) è infatti in grado di garantire un elevato trade-off tra affidabilità e sensibilità.
In questo lavoro, elaborando migliaia di immagini MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer), acquisite tra il 2004 ed il 2009 presso la stazione di ricezione di dati satellitari dell’IMAA, è stato possibile studiare le variazioni di segnale associate ai diversi stadi di attività termica dell’Eyjafjöll nel periodo 1 Marzo-20 Aprile 2010. I risultati conseguiti hanno consentito di ricostruire e caratterizzare le diverse fasi co-eruttive del vulcano, associate prima all’eruzione effusiva del mese di marzo, ed in seguito all’eruzione esplosiva dell’aprile-maggio 2010. Inoltre, l’osservazione sistematica del segnale termico da satellite ha rivelato un trend crescente prima dell’eruzione effusiva del 20 marzo, a seguito di una possibile e debole fase termica pre-eruttiva.
In definitiva, i risultati di questo articolo confermano le elevate performance offerte dall’algoritmo RSTVOLC nel monitorare e caratterizzare l’attività termica vulcanica ed, in particolare, ne estendono l’applicabilità anche a vulcani localizzati alle alte latitudini. La capacità di RSTVOLC di identificare e caratterizzare le variazioni termiche superficiali del vulcano è stata valutata anche per confronto con algoritmi di letteratura consolidati confermando una maggiore efficacia, in termini di sensibilità e tempestività, dell’algoritmo proposto.
Questo studio conferma pertanto come l’osservazione da satellite sia particolarmente efficace nel fornire informazioni utili a ricostruire le dinamiche di fenomeni eruttivi anche complessi e risulti estremamente utile come strumento di supporto per la valutazione e la mitigazione del rischio vulcanico.
Immagine del canale 22 (MIR) di MODIS del 21 Marzo 2010 alle 03:55 GMT. L’immagine mostra le differenti temperature misurate (espresse in gradi Kelvin) in toni di grigio secondo la barra sotto riportata. L’area nel riquadro verde è quella relativa alla frattura eruttiva apertasi nella notte del 20 Marzo 2010 in corrispondenza del vulcano Eyjafjöll. Nello zoom i pixel identificati in questa area come anomali da RSTVOLC sono stati evidenziati in rosso.
Per informazioni:
Teodosio Lacava, CNR-IMAA, Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.
Approfondimenti
Teodosio Lacava, Francesco Marchese, Gianluca Arcomano, Irina Coviello, Alfredo Falconieri, Mariapia Faruolo, Nicola Pergola, e Valerio Tramutoli. Thermal Monitoring of Eyjafjoll Volcano Eruptions by Means of Infrared MODIS Data (IEE Journal of selected topics in applied earth observations and remote sensing, vol.7, NO.8, August 2014, DOI: 10.1109/ISTARS.2014.2330872)
Marchese, F., Filizzola, C., Genzano, N., Mazzeo, G., Pergola, N. & Tramutoli, V. 2011. Assessment and improvement of a Robust Satellite Technique (RST) for thermal monitoring of volcanoes. Remote Sensing of Environment, 115-6, 1556-1563, doi: 10.1016/j.rse.2011.02.014
Tramutoli, V. (2005). Robust Satellite Techniques (RST) for natural and environmental hazards monitoring and mitigation: ten years of successful applications. The 9th International Symposium on Physical Measurements and Signatures in Remote Sensing, S. Liang, J. Liu, X.n Li, R. Liu, M. Schaepman Editors, Beijing (China), ISPRS, Vol. XXXVI (7/W20), 792-795. ISSN 1682-1750.
