Il 3 aprile 1991, suor Emma Fondevilla, una missionaria con sede in un villaggio nativo di Aeta sui fianchi del Monte Pinatubo, sullisola filippina di Luzon, ha portato un gruppo di abitanti del villaggio a incontrare gli scienziati dellIstituto filippino di vulcanologia e sismologia (PHIVOLCS). Fondevilla e gli abitanti del villaggio hanno parlato agli scienziati di una serie di eruzioni di vapore sul lato nord-occidentale della montagna.
Ciò che sarebbe accaduto dopo avrebbe cambiato la storia. In qualche modo, contro gravi probabilità, gli scienziati hanno convinto i funzionari ad evacuare più di 65.000 persone che vivono allombra di Pinatubo. I loro instancabili sforzi rappresentano uno degli sforzi di mitigazione dei rischi di maggior successo di una grande eruzione vulcanica.
Il 15 giugno alle 13:42 circa. ora locale, il Pinatubo eruttò, la più grande esplosione vulcanica dalla Novarupta in Alaska nel 1912. La sua nube di cenere conteneva 5 chilometri cubi di materiale, alta fino a 40 chilometri. Poiché un tifone di passaggio portava simultaneamente forti piogge, flussi rapidi di cenere, fango e detriti vulcanici chiamati lahar si precipitarono giù per il vulcano, appiattendo le città, sfondando la giungla e soffocando risaie e campi di canna da zucchero. Lacqua si mescolò anche con la cenere che cadeva, creando una sostanza simile al cemento, e molti edifici crollarono a causa del peso. Più di 350 persone sono morte durante leruzione, la maggior parte a causa del crollo dei tetti.
Gli effetti di Pinatubo non sono terminati in quella data 25 anni fa. Il gas del pennacchio di cenere ha spinto i modelli meteorologici e attenuato gli effetti del riscaldamento globale per il prossimo anno. I Lahar, che possono scendere da una montagna dopo forti piogge, hanno continuato a rappresentare una minaccia per le popolazioni circostanti più di un decennio dopo.
Leruzione del Pinatubo ha aperto il terreno, letteralmente e figurativamente. Ecco otto modi in cui Pinatubo ha cambiato il modo in cui ci avviciniamo e apprendiamo dai rischi vulcanici.
Prima valutazione scientifica rapida della storia di un vulcano
Una volta che Pinatubo ha iniziato a brontolare, PHIVOLCS ha impostato tre sismometri su il suo fianco nordoccidentale. Dopo larrivo il 23 aprile, gli scienziati dellUS Geological Survey (USGS), parte del programma VDAP (Volcano Disaster Assistance Program) del Survey, hanno istituito una rete sismica di sette stazioni situate tra 1 e 19 chilometri di distanza dal vulcano. Per tutto il mese di maggio, i sismometri hanno registrato almeno 200 piccoli terremoti al giorno.
Uno spettrometro montato su un elicottero, un dispositivo originariamente sviluppato per monitorare le emissioni dalle ciminiere, ha rilevato un aumento drammatico delle emissioni di anidride solforosa dalle prese daria. Il gas fuoriesce quando il magma sale allinterno di un vulcano, quindi questo segno di magma in movimento, insieme allaumento della sismicità e della deformazione misurate dai tiltmetri, ha portato gli scienziati a credere che uneruzione fosse imminente.
Ma gli scienziati hanno dovuto affrontare un enorme problema: Avevano avuto solo poche settimane per imparare il più possibile sulla storia eruttiva del Monte Pinatubo prima che esplodesse. Aggiungete a quella unaltra sfida: non esistevano informazioni di base sul vulcano, ad eccezione di una data di carbonio da unindagine degli anni 80 sullarea come possibile sito per una centrale nucleare, ha detto John Ewert, un geologo e membro del team VDAP schierato a Filippine.
Una delle prime cose che il team VDAP ha fatto è stata consultare il catalogo dei vulcani attivi del Global Volcanism Program dello Smithsonian Institution. Pinatubo non era nemmeno presente al momento, ha detto Ewert.
Gli scienziati di VDAP non hanno perso tempo. Hanno studiato strati di antichi flussi piroclastici e lahar che circondano tutti i lati del vulcano. Hanno raccolto e datato campioni di carbone. Hanno volato in elicotteri intorno al vulcano, mappando lestensione dei flussi passati e visitando gli affioramenti.
Dallaria, gli scienziati hanno visto che i flussi piroclastici apparivano “in alto sulle creste, o sopra creste che avrebbero bloccato tutto ma i flussi più grandi “, ha detto a Eos Chris Newhall, un vulcanologo che faceva parte del team VDAP nelle Filippine. Le osservazioni hanno confermato quanto grande potrebbe essere leruzione imminente.
Da questi studi gli scienziati hanno calcolato fuori che il vulcano era esploso in almeno sei periodi eruttivi negli ultimi 5000 anni, brevi esplosioni di attività seguite da lunghi periodi di quiete.Lultima eruzione è avvenuta 500 anni fa. Inoltre, i villaggi circostanti sono stati costruiti su vecchi flussi piroclastici e lahar.
Prime evacuazioni diffuse mobilitate con successo
Allinizio di giugno le emissioni di anidride solforosa sono diminuite drasticamente a circa 250 tonnellate al giorno. Gli scienziati sospettavano che ciò significasse che il magma viscoso e in ascesa avesse chiuso le fessure o si fosse raffreddato e perso sostanze volatili, impedendo in entrambi i casi la fuoriuscita del gas.
Nello stesso periodo, i terremoti allinterno di Pinatubo sono aumentati in intensità e durata. Allinizio di giugno i grappoli del terremoto si sono spostati da nord-ovest del vulcano a poco sotto la sua sommità. Il 7 giugno è iniziata la superficie di una cupola di lava e il 10 giugno le emissioni di anidride solforosa sono balzate a più di 13.000 tonnellate al giorno. Nei giorni successivi, le esplosioni – alcune colonne generanti di cenere e detriti alte fino a 24 chilometri – hanno scosso il vulcano.
Questi segnali indicavano una cosa: il vulcano stava per esplodere. Ma come hanno potuto gli scienziati convincere il quasi 1 milione di persone che vivono intorno al vulcano che potrebbero dover evacuare?
La posta in gioco era alta: solo 6 anni prima, il Nevado del Ruiz in Colombia è esploso e ha ucciso più di 23.000 persone . La colpa era in parte di una “interruzione delle comunicazioni” tra scienziati e autorità locali, ha affermato Ewert.
In poche settimane, gli scienziati di PHIVOLCS e VDAP hanno dovuto interpretare tutti i dati raccolti sulla storia eruttiva del vulcano e modellarlo in un semplice schema di avvertimento. Lo schema doveva essere efficace e facilmente digeribile, abbastanza da poter convincere decine di migliaia di persone che vivevano intorno al vulcano, che parlavano diversi dialetti e persino lingue diverse, ad evacuare.
La lingua non era lunico ostacolo. “Una delle nostre maggiori sfide quando siamo arrivati nelle Filippine è stata quella di convincere le persone che in realtà era un vulcano”, ha detto Ewert. Molte persone del posto hanno accusato gli scienziati di PHIVOLCS e USGS di mentire per motivi economici o politici.
Il team ha perseverato, riunendo leader locali di città, paesi e piccoli villaggi per spiegare i pericoli e rispondere alle domande. Parte di questa campagna educativa prevedeva la visualizzazione di raccapriccianti filmati video della tragedia del Nevado del Ruiz che raffiguravano flussi di cenere distruttivi, flussi di fango vulcanico, cadute di cenere, frane, colate di lava e altro ancora. Sebbene gli scienziati fossero preoccupati di sopravvalutare i pericoli, alla fine “hanno giudicato (e continuano a giudicare) che erano necessarie immagini forti per risvegliare la popolazione”, hanno riflettuto gli scienziati di PHIVOLCS e USGS nel 1996.
Qui scienziati ha imparato una lezione importante sulla mitigazione del rischio. Come ha spiegato Ewert, “Mostrare alle persone ciò che era accaduto in altri luoghi del mondo è stato molto più efficace di uno scienziato in piedi in mezzo alla folla che cerca di spiegarlo con danze interpretative e gesti delle mani”.
Allinizio di giugno, i funzionari hanno chiesto levacuazione di 25.000 persone che vivono nellarea, comprese le persone di servizio americane presso la base aerea di Clark e la stazione navale degli Stati Uniti a Subic Bay. “Entro il 14 giugno il raggio di evacuazione consigliato era di 30 chilometri, il che si sarebbe applicato a forse 400.000 persone”, ha detto Newhall. Non era mai stato fatto un tentativo di evacuazione così diffuso prima di uneruzione vulcanica.
Per il momento il vulcano è esploso il 15 giugno, scienziati e funzionari pubblici avevano convinto più di 65.000 persone ad evacuare. Più di 350 sono morte durante leruzione, ma USGS e PHIVOLCS stimano che gli sforzi di evacuazione abbiano salvato tra 5000 e 20.000 vite.
Importanza di una comunicazione efficace
Nel 1991, gli scienziati dovevano cercare informazioni nei libri, fare fotocopie e inviare informazioni via fax a vicenda, ha detto Ewert. un tempo prima del GPS e prima che i dati potessero essere inviati via satellite. Gli smartphone erano fantascienza.
In unera senza un ciclo di notizie di 24 ore, gli scienziati di PHIVOLCS e USGS non potevano fornire alla popolazione locale aggiornamenti minuti, molto meno giorno per giorno e voci diffuse. Una di queste voci sosteneva che dopo leruzione si fosse formata una fessura lunga 5 miglia e che la vicina città di Olongapo sarebbe stata presto colpita da una gigantesca esplosione laterale.
“I telefoni cellulari hanno aiutato brevemente, a patto che mentre le loro batterie duravano “, hanno riflettuto gli scienziati di PHIVOLCS e USGS nel 1996.”Ma non è stato fino al 16 giugno che abbiamo potuto dire al paese che una caldera si era già formata e che il culmine delleruzione era probabilmente passato.”
Gli strumenti avanzati di oggi sarebbero stati utili, ma “in Alla fine, per una mitigazione dei rischi naturali di successo, tutto si riduce a quanto sono efficaci scienziati e funzionari pubblici nel comunicare tra loro e con il pubblico “, ha detto Ewert a Eos.
Nuova comprensione dei fattori scatenanti per le eruzioni che coinvolgono più Tipi di magma
Dopo lesplosione, le indagini sulla lava raffreddata hanno rivelato che leruzione ha coinvolto un mix di diversi tipi di magma, un fenomeno che era stato visto prima ma non era completamente compreso. Gli scienziati erano a conoscenza delle eruzioni di magma misto, ma non erano sicuri di cosa le avesse scatenate, ha detto Ewert.
Il magma può essere classificato in tipi che distinguono la quantità di silice che contengono e quanto sono viscosi, tra le altre caratteristiche. I vulcani basaltici, come quelli delle Hawaii, hanno pozze di magma meno viscose e “che colano”. Il magma silicico, fatto di dacite o riolite, è più viscoso e appiccicoso. Contiene più gas che quando depressurizzato erutta in modo più esplosivo.
Gli studi sui depositi di lava dopo lesplosione del Pinatubo hanno rivelato qualcosa di curioso: minerali giustapposti che normalmente non coesisterebbero insieme se il magma provenisse da una fonte, ha spiegato Newhall. Le firme termiche, ad esempio cristalli che si riassorbono parzialmente, diffusione chimica tra cristalli, suggeriscono che il magma fosse inizialmente un mix di basalto e dacite prima delleruzione. Ma alla fine delleruzione, il magma era completamente dacite.
Il magma del basalto è più denso della dacite, quindi in base alla sola densità “, il basalto dovrebbe avere rimasto intrappolato sotto la dacite “, ha detto Newhall. Invece, è salito nella dacite e si è mescolato con esso. Ma come?
In primo luogo, quando il basalto fresco, ricco di acqua e notevolmente più caldo ha colpito il serbatoio di dacite più freddo, il basalto si è cristallizzato, ha spiegato Newhall. Ciò ha spremuto lacqua di basalto e altri gas disciolti nella fusione rimanente. Piuttosto che rimanere confinati, i volatili sono sfuggiti dalla fusione e “hanno formato minuscole bolle che hanno ridotto la densità del magma basaltico complessivo”, ha detto Newhall. “Quindi era galleggiante ed è salito e si è mescolato con una piccola quantità di dacite. Ciò ha aggiunto ancora più volatili. “
Il liquame risultante era ancora meno denso dellambiente circostante, quindi ha continuato a salire ed è stato il primo a scoppiare. Alla fine, la dacite stessa si è riscaldata abbastanza da risalire in superficie ed eruttare.
Questa mescolanza di magma si è manifestata come terremoti sottilmente brontolanti che a volte sono durati circa un minuto, chiamati terremoti profondi di lungo periodo (DLP). I terremoti di lungo periodo indicano che il magma si sta intromettendo nella roccia circostante, ma gli scienziati avevano osservato più frequentemente questi eventi a profondità inferiori a 10 chilometri. Prima di Pinatubo, i terremoti DLP erano stati osservati raramente e non erano stati pienamente compresi.
Oggigiorno, i terremoti DLP sono “qualcosa che cerchiamo se abbiamo un vulcano che si sta svegliando”, ha detto Ewert. Un segnale del genere fornisce agli scienziati indizi sui movimenti allinterno delle tubature del vulcano.
Scoperta che più gas erutta che studi sulle rocce possono rivelare
Fino a Pinatubo, gli scienziati presumevano che la quantità di gas rilasciata da uneruzione vulcanica, principalmente acqua vapore, anidride carbonica e anidride solforosa — era regolato dal volume del magma eruttato e dai livelli di saturazione che il gas poteva raggiungere allinterno del magma, a seconda della temperatura del magma. La raccolta di queste informazioni implica lo studio dei cristalli di lava raffreddata dopo uneruzione, ha detto Ewert .
Ma ciò che gli scienziati hanno scoperto a Pinatubo studiando direttamente le emissioni è stato che “cera molto più gas solforoso emesso nellatmosfera di quanto si potesse spiegare “Studiando i cristalli, ha detto Ewert. Ciò implicava che anche le emissioni di vapore acqueo e anidride carbonica, i gas che dominano le emissioni, fossero più di quanto gli scienziati si aspettassero.
Prima di Pinatubo, gli scienziati pensavano che il gas che non poteva essere disciolto nel magma sfuggisse attraverso le prese daria in superficie. Ma lesplosione ha rilasciato ben 17 megatoni di anidride solforosa, come misurato dallo spettrometro satellitare.Ciò implicava che grandi quantità di gas potrebbero accumularsi come bolle e rimanere nella camera magmatica, ha spiegato Newhall
Poiché questo gas in eccesso rende uneruzione più esplosiva, potrebbe anche essere che tale gas libero sia richiesto per un Pinatubo -come uneruzione, ha detto Newhall. Se i volatili sono già in eccesso, possono espandersi immediatamente una volta che la pressione scende, senza alcun ritardo dalla diffusione attraverso la fusione.
Sapere che i magmi possono trattenere il gas in eccesso può aiutare con gli sforzi di previsione, ha spiegato Newhall. Ad esempio, se un vulcano è stato tappato dalla sua precedente eruzione ma è stato continuamente ricaricato con magma fresco e gas dalla profondità, gli scienziati possono esaminare il tempo tra le sue eruzioni per valutare se il vulcano ha accumulato abbastanza gas in eccesso da renderlo particolarmente esplosivo.
Illuminazione dei dettagli sulla circolazione atmosferica
La quantità totale di anidride solforosa rilasciata prima e durante leruzione ha causato leffetto più profondo sulla stratosfera dal Krakatau nel 1883. Gli aerosol solforici che si sono formati dallanidride solforosa ha fatto il giro della Terra entro 3 settimane ed è rimasto nellatmosfera per 3 anni, riflettendo abbastanza luce solare per raffreddare lintero pianeta di mezzo grado Celsius durante quel periodo.
Tuttavia, durante linverno successivo , LEuropa ha sperimentato temperature sorprendentemente calde. Questo riscaldamento invernale non è stato osservato dopo le passate eruzioni vulcaniche, come El Chichón in Messico nel 1982. Cosa potrebbe succedere?
Utilizzando modelli di circolazione atmosferica e simulazioni al computer per studiare come la nube di aerosol di zolfo di Pinatubo ha viaggiato intorno al mondo, gli scienziati hanno scoperto che gli aerosol solforici riflettono la luce solare verso lesterno mentre assorbono calore dal basso, portando al raffreddamento della troposfera mentre riscalda la bassa stratosfera, ha spiegato Alan Robock, uno scienziato atmosferico presso la Rutgers University di New Brunswick, NJ
Questo gradiente di temperatura ha rafforzato loscillazione artica, un modello di vento che circonda lArtico. Nella sua fase forte, loscillazione artica aspira aria calda dalloceano, riscaldando lEuropa settentrionale e spostando verso nord la corrente a getto globale, il “fiume” del vento che scorre intorno al globo.
La corrente a getto spostata ha permesso venti caldi che attraversano lemisfero settentrionale durante linverno, ha detto Robock. Poiché la corrente a getto scorre come unonda, mentre lEuropa riceveva aria calda da sud, il Medio Oriente ha ricevuto aria più fredda da nord, portando a Gerusalemme la peggiore tempesta di neve in 40 anni.
“Al momento delleruzione del Pinatubo, nessuno sapeva del riscaldamento invernale”, ha detto Robock. Armati dei progressi nella modellazione, oltre agli effetti atmosferici altamente monitorati dalleruzione di Pinatubo, gli scienziati atmosferici sono meglio preparati a prevedere gli effetti globali della prossima grande eruzione, ha aggiunto Robock.
Un caso rafforzato che gli esseri umani causano il riscaldamento globale
Leruzione ha aiutato gli scienziati a dichiarare definitivamente che le emissioni umane di gas a effetto serra sono la causa almeno degli ultimi 60-70 anni di riscaldamento.
Gli scienziati hanno monitorato gli aerosol di zolfo provenienti dalleruzione di Pinatubo come hanno viaggiato in tutto il mondo. Per 2 anni dopo lesplosione, le temperature superficiali si sono raffreddate, come previsto dai modelli climatici che includevano le iniezioni di Pinatubo nellatmosfera. Le temperature sono aumentate di nuovo una volta che gli aerosol di raffreddamento sono usciti dallatmosfera.
Il pinatubo, in un certo senso, è servito come esperimento climatico naturale per testare e calibrare i modelli. Gli scienziati hanno inserito le emissioni vulcaniche osservate nei modelli di cambiamento climatico con e senza emissioni antropiche di gas serra. Nelle simulazioni che includevano solo eruzioni vulcaniche, gli scienziati non hanno visto gli ultimi 60-70 anni di riscaldamento costante, ha spiegato Robock.
Questa osservazione ha aiutato gli scienziati del clima ad affinare ulteriormente i loro modelli, confermando che gli esseri umani e il quantità senza precedenti di gas a effetto serra che pompano nellatmosfera ogni anno – sono da biasimare per il clima caldo. Il gruppo intergovernativo di esperti sui cambiamenti climatici è stato in grado di utilizzare questi modelli appena perfezionati per supportare ulteriormente lattribuzione del cambiamento climatico alle attività umane.
Più peso agli argomenti contro la geoingegneria
Alcuni scienziati hanno suggerito hackerando la nostra atmosfera per contrastare gli effetti del cambiamento climatico, ma leruzione di Pinatubo ha sollevato grandi preoccupazioni sulla possibilità di controllare tale manipolazione diretta. Conosciuto come “geoingegneria”, uno di questi metodi implicherebbe liniezione di particelle di anidride solforosa nellatmosfera proprio come farebbe uneruzione vulcanica.
Robock e altri scienziati concordano sul fatto che questo tipo di iniezione avrebbe conseguenze negative.Una conseguenza è la distruzione dello strato di ozono dellatmosfera, che impedisce ai pericolosi raggi ultravioletti di colpire la Terra.
Nubi di particelle di acido solforico, create quando lanidride solforosa appena iniettata nella stratosfera incontra lacqua, forniscono superfici su cui lozono – si verificano reazioni chimiche distruttive. Nei 2 anni successivi alleruzione, la distruzione dellozono atmosferico si è accelerata e il buco dellozono nellemisfero australe è aumentato a una “dimensione senza precedenti”.
Robock ha detto che per fermare il riscaldamento globale, gli esseri umani dovrebbero iniettare 100 milioni di tonnellate di anidride solforosa nellatmosfera ogni anno, il che equivale a circa cinque eruzioni di Pinatubo allanno. Gli scienziati generalmente concordano sul fatto che le conseguenze della geoingegneria sono troppo rischiose da tentare. Sarebbe più sicuro e più pratico ridurre le emissioni di anidride carbonica e ” mantenere i combustibili fossili nel sottosuolo “, ha detto Robock.
Leredità di Pinatubo
Nel 1996, gli scienziati di USGS e PHILVOLCS hanno scritto questo promemoria che fa riflettere come, se i fattori fossero stati diversi, il disastro potrebbe non essere stato evitato al Monte Pinatubo: “Col senno di poi, avremmo dovuto essere meno preoccupati di sopravvalutare il pericolo e più preoccupati di accelerare i preparativi per le evacuazioni. Pinatubo ci ha quasi superato.”
Il Monte Pinatubo, per ora, è relativamente tranquillo, circa 300 metri più corto di quanto non fosse prima dellesplosione di 25 anni fa. Cosa potrebbero portare i prossimi 25 anni a Pinatubo? Il tempo lo dirà.
– JoAnna Wendel, Staff Writer e Mohi Kumar, Scientific Content Editor, Eos.org