La scoperta di alcuni scienziati: gli alberi vicino ai vulcani inviano segnali di allarme prima di un'eruzione vulcanica

La vegetazione in aree vulcaniche diventa più verde e rigogliosa per l'eccesso di anidride carbonica emessa dal magma durante le fasi di risalita. Si cerca di sfruttare questo fenomeno per una più precoce previsione di eruzioni potenzialmente disastrose.

Alberi distrutti dopo una eruzione vulcanica.

Sembra che la vegetazione in aree vulcaniche riesca a presentire il verificarsi più o meno imminente di eruzione vulcaniche e riesca a dare segnali osservabili.

Una ricerca condotta dalla NASA in collaborazione con lo Smithsonian Institute sta verificando la possibilità di sfruttare una tipica proprietà delle piante per prevedere il verificarsi di eruzioni. Questo permetterebbe di mettere in allerta con un certo anticipo le popolazioni potenzialmente a rischio.

Capiamo in cosa consiste questo fenomeno

La proprietà tipica della vegetazione di cui si parla è la fotosintesi clorofilliana. E’ il processo chimico attraverso il quale la clorofilla presente nelle foglie delle piante cattura la radiazione solare e la usa per trasformare in zucchero e quindi in energia vitale l’acqua (assorbita dalle radici) e l’anidride carbonica catturata dall’aria.

Quando sia acqua sia anidride carbonica non scarseggiano la pianta cresce rigogliosa. Quando la concentrazione di anidride carbonica aumenta gli scienziati osservano che le piante diventano più verdi e lussureggianti.

Vulcanic eruptions — Il vulcano Chaitén, nel Cile meridionale, è entrato in eruzione il 2 maggio 2008 per la prima volta in 9.000 anni. I satelliti della NASA che monitorano i cambiamenti nella vegetazione vicino ai vulcani potrebbero contribuire a prevedere tempestivamente le allerte sulle eruzioni. JCredit: eff Schmaltz, MODIS Rapid Response Team, NASA Goddard Space Flight Center

L’aumento del grado globale di colorazione delle piante, dovuto al diventare più verdi e all'aumentata copertura fogliare, è osservabile da satellite, ad esempio, dal satellite Landsat 8.

Landsat 8 è uno dei satelliti della costellazione Landsat che, come dice lo stesso nome, ha lo scopo di monitorare la superficie terrestre allo scopo di studiare la vegetazione, l'uso del suolo, dell'acqua e i cambiamenti climatici. I dati che questo raccoglie nel corso degli anni permettono di studiare i cambiamenti ambientali nel tempo, come ad esempio l'espansione urbana, la deforestazione e il cambiamento del paesaggio.

Quando il magma inizia a risalire i condotti vulcanici, fase che può precedere anche di mesi la sua fuoriuscita in superficie e quindi l’eruzione, l’anidride carbonica in esso contenuta insieme ad altri gas raggiunge la superficie più velocemente dello stesso magma.

Vulcano — Rappresentazione schematica della struttuta di un vulcano. La fuoriuscita del magma dai condotti è preceduta da emissione di CO2 dalle aree soprastanti. Credit: Antonio Valdisturlo

Mentre durante l’eruzione l’anidride solforosa emessa è rilevabile da satellite, quella carbonica lo è molto più difficilmente. Tuttavia, è proprio la CO2 emessa prima dell'eruzione che fornisce indicazioni precoci del fatto che un vulcano non è più dormiente e che potrebbe eruttare.

Lì dove a distanza di tempo avverrà un’eruzione si registra un significativo aumento nella concentrazione di anidride carbonica. La vegetazione reagisce positivamente a questa aumentata concentrazione aumentando il grado di verde delle sue foglie e la copertura fogliare, in misura tale da poter essere a volte anche osservabile dai satelliti.

L’utilità di una previsione precoce

Si stima che circa il 10% della popolazione mondiale viva in aree vulcaniche e che, pertanto, possa incorrere nelle conseguenze disastrose di un’eruzione.

I pericoli connessi ad un’eruzione includono espulsione di roccia, polvere e ondate di gas caldi e tossici. Persone e proprietà sono sensibili a frane, cadute di cenere e tsunami che possono seguire le eruzioni vulcaniche.

Non c'è modo di prevenire le eruzioni vulcaniche. O meglio, onde sismiche e cambiamenti nell'altezza del suolo sono segnali indicativi di possibili eruzioni.

Ciò che si desidera è migliorare i tempi di previsione, rendendo l’allerta ancora più precoce e con indicatori più diversificati.

Immagine del vulcano Etna ripresa dal satellite Landsat 8 in grado di cogliere variazioni nella colorazione verde della vegetazione. Credit: mages by Stuart Snodgrass, NASA Goddard SVS; Landsat 7 data courtesy USGS Eros Data Center; MODIS data courtesy Jacques Descloitres, MODIS Land Rapid Response Team

Pertanto, aggiungere ai segnali di attività vulcanica la risposta vegetativa all’eccesso di anidride carbonica è cruciale per la sicurezza pubblica.

Ci sono circa 1.350 vulcani potenzialmente attivi in tutto il mondo. Molti di questi sono in zone remote, difficilmente raggiungibili per cui diventa improponibile un monitoraggio in situ di eventuali aumenti di concentrazione di C02. Al contrario, possono ben farlo i satelliti per il monitoraggio della superficie terrestre. dalle variazioni della conseguente variazione nella gradazione di verde della vegetazione.

Confrontato le immagini ottenute con i satelliti Landsat 8, Terra, Sentinel-2 e da altri satelliti di osservazione della Terra, la vulcanologa Nicole Guinn dell'Università di Houston ha monitorato gli alberi intorno al vulcano Etna, sulla costa siciliana. Lo studio ha mostrato per la prima volta una forte correlazione tra il colore delle foglie degli alberi e l'anidride carbonica generata dal magma.

Il grado di verde e la copertura fogliare aumentano sensibilmente nei mesi che precedono un'eruzione vulcanica.

I risultati da satellite vanno validati con osservazione diretta delle foglie. Ed è quello che sta facendo ad esempio il gruppo di ricerca guidato dallo scienziato del clima Josh Fisher della Chapman University di Orange, California.

Questa ricerca peraltro ha un carattere interdisciplinare. Come dice lo stesso Fisher :"Siamo interessati non solo alle risposte degli alberi all'anidride carbonica vulcanica come segnale precoce di un'eruzione, ma anche a quanta ne saranno in grado di assorbire, come finestra sul futuro della Terra quando tutti gli alberi saranno esposti ad alti livelli di anidride carbonica".

Riferimenti allo studio

Nicole K. Guinn, Craig Glennie, Marco Liuzzo, Giovanni Giuffrida, Sergio Gurrieri, Monitoring volcanic CO2 flux by the remote sensing of vegetation on Mt. Etna, Italy, Remote Sensing of Environment, https://doi.org/10.1016/j.rse.2024.114408.