Quando la pioggia si infiltra nel sistema idrotermale: cosa raccontano i segnali sismo-acustici dei Campi Flegrei
di Rebecca Sveva Morelli, Dario Delle Donne, Stefano Caliro, Lucia Nardone, Massimo Orazi
tratto da INGVVULCANI
I vulcani manifestano la loro attività non soltanto con eruzioni spettacolari. Molto spesso la loro attività è silenziosa e continua, e si manifesta con emissioni di gas, vapore e acque calde. Questo insieme di processi prende il nome di attività idrotermale e comprende tutte le manifestazioni che collegano le strutture interne del vulcano alla superficie. Nei Campi Flegrei, una delle aree vulcaniche più studiate e densamente popolate d’Europa, uno dei luoghi in cui questa attività è più evidente è Pisciarelli, un sito idrotermale molto vicino alla Solfatara (Figura 1); si tratta di una zona con una superficie di circa un ettaro caratterizzata dalla presenza di fumarole, polle bollenti e potenti getti di vapore. In un recente studio, i ricercatori dell’INGV Osservatorio Vesuviano e dei Dipartimenti di Scienze della Terra dell’Università di Napoli Federico II (DISTAR) e dell’Università di Palermo (DiSTeM) hanno indagato le modalità con cui la pioggia influenza le modalità di rilascio dei fluidi idrotermali a Pisciarelli. Per osservare ciò che avviene sotto la superficie dei vulcani utilizziamo strumenti estremamente sensibili, tra cui i sismometri, che registrano le vibrazioni del terreno, ed i sensori infrasonici, che captano onde acustiche a bassissima frequenza, impercettibili all’orecchio umano.
Cosa succede quando piove
Analizzando i dati raccolti tra il 2019 e il 2024, i ricercatori hanno osservato un comportamento sorprendentemente regolare. Dopo piogge intense aumenta la vibrazione continua del sottosuolo, il tremore sismico, mentre diminuisce il segnale acustico prodotto dal vapore che fuoriesce in superficie (Figure 2 e 3). Allo stesso tempo il livello dell’acqua nella polla idrotermale si innalza e il terreno si deforma leggermente, come se “si gonfiasse”. Tutti questi segnali raccontano la stessa storia: quando l’acqua piovana penetra nel sottosuolo entra in contatto con i fluidi caldi e con il vapore. Raffreddandoli, ne favorisce la condensazione, riducendo la quantità di vapore che raggiunge la superficie ma aumentando la pressione nei condotti sotterranei che alimentano l’attività idrotermale.
Il tremore: la firma della condensazione
Il tremore osservato a Pisciarelli è continuo e stabile e la sua sorgente si trova a poche decine di metri di profondità. I dati indicano che la sua genesi si deve alla condensazione del vapore: quando le bolle di gas incontrano acqua più fredda collassano rapidamente, generando variazioni di pressione che producono vibrazioni elastiche registrabili in superficie come un treno continuo di onde sismiche. Il tremore diventa così una vera e propria “firma” del processo di condensazione del vapore che avviene nel sottosuolo. In inverno, quando le piogge sono più abbondanti, la zona di condensazione si estende più in profondità; in estate, con precipitazioni ridotte, tende invece a restringersi.
Pioggia e terremoti: un legame sottile
L’ingresso dell’acqua piovana non genera soltanto tremore: provoca anche un aumento della pressione nel sistema idrotermale. Lo testimoniano l’innalzamento del livello dell’acqua nei condotti e piccole deformazioni del terreno. Le stime indicano che la pressione può crescere fino a circa 30 kPa, valori sufficienti a influenzare l’equilibrio delle rocce ed a innescare piccoli terremoti. Mettendo a confronto piogge, tremore, degassamento, deformazioni e sismicità emerge un quadro coerente (Figura 4). Nei mesi più piovosi la pressione del sistema idrotermale è più elevata: il livello dell’acqua nei condotti aumenta, il tremore è più intenso e i terremoti risultano mediamente più frequenti. Nei mesi estivi, più secchi, accade il contrario: il sistema tende a “svuotarsi”, il degassamento aumenta e l’attività sismica diminuisce.
Ma il vero motore è più profondo
Sebbene la pioggia possa contribuire ad attivare le dinamiche del sottosuolo, soprattutto quando le rocce si trovano già in condizioni di instabilità, è importante sottolineare che non può essere considerata il motore principale del bradisismo dei Campi Flegrei. Negli ultimi anni, infatti, sollevamento del suolo, emissioni di gas e attività sismica hanno mostrato un incremento costante, indipendentemente dalle precipitazioni (Figura 4), indicando che il vero motore del bradisismo risiede nel sistema magmatico profondo.
Misurare i gas ascoltandone la loro emissione acustica
Un ulteriore risultato riguarda la possibilità di stimare la quantità di gas emessa dal vulcano anche a distanza, senza esporre i ricercatori in zone potenzialmente pericolose, mediante la misura delle emissioni acustiche prodotte dalle fumarole. Le stime del flusso di gas ottenute dalle emissioni acustiche (Figura 4) risultano in buon accordo con le misure dirette di flusso effettuate in passato, suggerendo che questo approccio può rappresentare uno strumento affidabile e potenzialmente utilizzabile per il monitoraggio continuo dell’attività idrotermale.
Perché tutto questo è importante
Comprendere il funzionamento di un sistema idrotermale e distinguere tra processi superficiali e profondi permette di migliorare la capacità di riconoscere segnali anomali e precursori di possibili esplosioni idrotermali improvvise. Nei Campi Flegrei, dove vivono centinaia di migliaia di persone, questa conoscenza è fondamentale per ridurre i rischi legati a tali fenomeni. Per questo motivo, l’INGV ha ulteriormente potenziato la rete di strumenti che, “ascoltando” i segnali provenienti dal sistema idrotermale, mirano a comprendere sempre meglio l’evoluzione del sistema vulcanico dei Campi Flegrei.
