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La previsione delle eruzioni


La previsione delle eruzioni è ancora oggi un operazione estremamente ardua. Gli strumenti di cui la Scienza dispone non consentono di ricostruire, attraverso modelli matematici, l’insieme dei processi che conducono ad un’eruzione, perché quest’ultima è un fenomeno naturale complesso, governato da leggi caotiche non regolate dalla meccanica classica. Quest’ultima fornisce la spiegazione di moltissimi fenomeni naturali, come il moto dei pianeti intorno al sole, la caduta dei gravi, il moto dei corpi sulla superficie terrestre, ma diventa uno strumento poco attendibile quando applicato a sistemi caotici. Un esempio potrà meglio chiarire i fatti. Se mi trovo sulla torre di un castello e sparo un colpo di cannone potrò, applicando le leggi della meccanica newtoniana, stabilire la traiettoria del colpo, dove questo andrà a cadere e dopo quanto tempo dallo sparo, trascurando l’effetto di attrito dell’aria sul corpo. In pratica, la legge che regola la traiettoria di un proietto è sempre la stessa e descrive un processo ripetibile, ovvero uguale a se stesso se reiterato nelle medesime condizioni. Il calcolo comincia a diventare piú complesso, se aggiungo al sistema una variabile, come il vento. L’azione del vento produce una pressione sul proietto che potrà spostarsi dalla sua traiettoria originaria di una quantità variabile in funzione della velocità del vento. Si tratta tuttavia di una quantità che posso ancora calcolare, anche se con una certa approssimazione. Immaginiamo ora che dalla stessa torre, spaventato dal colpo del cannone, un uccello voli via perdendo una piuma. È possibile, applicando le stesse leggi utilizzate per il colpo di cannone, calcolare la traiettoria della piuma e dove cadrà ? La risposta è no. Se ripeto l’esperienza per piú volte, nelle medesime condizioni, il risultato sarà sempre diverso. In questo caso nessuna soluzione univoca risolverà il problema. Cosa è cambiato nel sistema? Il segreto ovviamente è tutto nella piuma che è un oggetto leggerissimo e dalla forma molto complessa, almeno rispetto a una palla di cannone. La piuma produce un’interazione molto forte con l’aria generando dei processi caotici dovuti ai piccoli moti vorticosi che si generano tra il sistema aria-piuma. Questi moti sono regolati da leggi caotiche e il sistema si comporta in maniera “irregolare” secondo quello che viene definito un “sistema critico autorganizzato” (SOC). I vulcani sembrano essere regolati dalle medesime leggi caotiche, poiché la loro attività dipende da un insieme di processi fisici e chimici estremamente complessi che interagiscono tra di loro, autorganizzandosi secondo un sistema fisico che tenderà sempre verso l’equilibrio. Nei vulcani attivi questo equilibrio viene raggiunto nel momento dell’eruzione.

Il problema principale della previsione delle eruzioni è quello di conoscere il tempo di “non ritorno”. Abbiamo indicato in questo grafico come t=? questo tempo (sull’asse orizzontale). Esso rappresenta il momento in cui le condizioni fisiche del sistema sono tali da condurre necessariamente ad un processo “catastrofico”; vale a dire che da t=? in poi il processo di evoluzione del sistema è irreversibile. Solitamente questo momento è preceduto dai cosiddetti fenomeni precursori, che indicano che il vulcano può entrare in uno stato di criticità fino all’eruzione. L’attendibilità della previsione (sull’asse verticale nel grafico) aumenta man mano che ci si approssima a questa, anche se nessun modello matematico è in grado di garantire l’esattezza della previsione. L’impossibilità di conoscere il tempo t=? genera il dilemma “eruzione o non eruzione?”

 

Stefano Carlino