L’Osservatorio dei Vulcani delle Hawaii (HVO), gestito dall’U.S. Geological Survey, pubblica settimanalmente aggiornamenti e articoli scientifici. L’articolo di oggi è stato scritto dalla geofisica di ricerca dell’HVO, Ingrid Johanson.
Monitoraggio dei Vulcani attraverso i Dati Geodetici
I dati geodetici, in particolare quelli relativi all’inclinazione del terreno, sono stati i primi ad essere raccolti dall’HVO e continuano a svolgere un ruolo fondamentale nel monitoraggio dei vulcani e nella ricerca di base sul loro comportamento.
All’inizio del XX secolo, gli scienziati iniziarono a riconoscere che le eruzioni vulcaniche (e i terremoti) erano accompagnate da “variazioni topografiche”. In Giappone, uno dei pionieri della sismologia, il Dr. Fusakichi Omori, si rese conto che l’asta del suo sismometro era influenzata dall’inclinazione del terreno e che queste variazioni erano dati importanti.
Nel 1917, il Dr. Thomas Jaggar iniziò a monitorare le variazioni di inclinazione dei vulcani hawaiani. Inizialmente, osservava le deviazioni dei sismometri Omori e Bosch-Omori dell’HVO. Successivamente, costruì appositi “clinometri” che fornivano un’idea approssimativa dell’entità dell’inclinazione nel corso di un giorno o una settimana.
Il Tiltmetro ad Acqua
Negli anni ’50, il Dr. Jerry Eaton, scienziato dell’HVO, progettò un tiltmetro migliorato utilizzando l’acqua. Questo strumento forniva una misura precisa dell’inclinazione, utilizzabile per monitorare l’inclinazione giornaliera o addirittura oraria. I “tiltmetri ad acqua” permisero agli scienziati dell’HVO di seguire il movimento del sommità del Kīlauea durante diverse eruzioni, fornendo un registro continuo di inflazione e deflazione.
Il tiltmetro ad acqua è composto da tre “vasi” d’acqua collegati da tubi che permettono all’acqua di fluire liberamente tra di loro. Un vaso è posizionato al centro, e gli altri due sono posizionati a est e a nord del vaso centrale. L’acqua nei tubi cerca sempre di livellarsi, ma quando il terreno si inclina e sposta i vasi in alto o in basso, sembra che il livello dell’acqua si muova in basso o in alto. Leggendo la profondità dell’acqua in ogni vaso, si può calcolare quanto il terreno si sia inclinato dall’ultima lettura.
Importanza dei Dati del Tiltmetro ad Acqua
I dati del tiltmetro ad acqua erano particolarmente preziosi perché potevano essere raccolti regolarmente per formare una serie temporale continua. Questo significa che i dati venivano raccolti indipendentemente dalla loro apparente importanza al momento. Questo tipo di registro continuo facilita scoperte che non sarebbero possibili se i dati fossero raccolti solo durante le eruzioni.
In particolare, i tiltmetri ad acqua mostravano cicli di forte inclinazione inflazionaria tra le eruzioni e poi una deflazione improvvisa quando le eruzioni svuotavano le camere magmatiche. Tuttavia, una volta iniziata l’eruzione di Puʻuʻōʻō nella zona di frattura est del Kīlauea nel 1983, questi cicli divennero molto più attenuati.
Utilizzo dei Tiltmetri Elettronici
Nei primi anni ’70, iniziarono ad essere installati tiltmetri elettronici intorno al Kīlauea. Questi strumenti sono installati in fori di sondaggio profondi circa 5 metri, in modo da essere protetti dalle intemperie, e possono fornire misure di inclinazione fino a una frazione di microradiante ogni minuto.
Dopo la fine dell’eruzione nel 2018, il carattere dell’inclinazione al sommità del Kīlauea cambiò nuovamente. I tiltmetri elettronici iniziarono a registrare un’inclinazione inflazionaria ripida, non troppo diversa dai tassi osservati dal tiltmetro ad acqua negli anni ’50-’70. Non si sono verificate recentemente eruzioni importanti, simili a quelle di Kīlauea Iki o Maunaulu, che hanno provocato grandi deflazioni al sommità, ma la somiglianza dei registri attuali con quelli degli anni ’50-’70 è un ulteriore segno che il Kīlauea non è molto diverso da come era prima dell’eruzione del 2018.
Implicazioni per la Ricerca Futura
Ciò significa che i dati raccolti, e le lezioni apprese sul sistema idraulico del Kīlauea, sono ancora applicabili oggi. Gli scienziati possono ancora utilizzare il comportamento passato del Kīlauea per fare previsioni sul comportamento futuro e testare nuove idee su ciò che potrebbe essere accaduto in passato.
Ad esempio, attualmente il tiltmetro alla scogliera di Uēkahuna (UWE) non mostra grandi variazioni di inclinazione, ma un altro tiltmetro a sud della caldera del Kīlauea (SDH) ha mostrato un forte aumento nelle ultime settimane. Guardando ai registri passati, gli scienziati riconoscono che questo è probabilmente dovuto all’accumulo di magma in un serbatoio della Caldera Sud, che si verifica a intervalli; più recentemente nel 2015 e nel 2021.
La lunga e fedele registrazione dell’inclinazione al Kīlauea fornisce agli scienziati un aiuto per comprendere i processi attuali e potrebbe facilitare nuove scoperte sul passato.
