Ved hjælp af en vulkanudbrudshukommelse til at forudsige farlige opfølgende eksplosioner

Stromboli, 'Middelhavets fyrtårn', er kendt for sine lavenergi, men vedvarende eksplosive udbrud, adfærd, der videnskabeligt er kendt som strombolsk aktivitet. Denne funktion har længe været en attraktion for turister og vulkanologer fra hele verden.

Lejlighedsvis, imidlertid, mere intense og pludselige eksplosioner opstår, senest i juli og august sidste år (2019). Disse er kendt som 'Strombolian paroxysms'. Under sådanne begivenheder er flere af Strombolis kratere aktive samtidigt, og meget større mængder pyroklastiske materialer udbrud, end det er normalt for vulkanen.

I en ny undersøgelse, Store eksplosioner og paroksysmer i Stromboli (Italien):et nyt historisk katalog og tidsmæssige modeller for forekomst med usikkerhedskvantificering, offentliggjort i tidsskriftet Videnskabelige rapporter , forskere fra Italiens nationale institut for geofysik og vulkanologi (INGV) og University of Bristol bruger historiske optegnelser til at estimere hyppigheden af ​​disse større strombolske paroksysmer og undersøge, om vulkanen har sin egen udbrudshukommelse, som det fremgår af, i statistiske termer, ved et tidsmæssigt gentagelsesforhold mellem det ene paroksysmale udbrud og det næste.

Kataloget beskriver 180 voldelige eksplosive begivenheder af varierende omfang, der fandt sted i Stromboli fra 1879 til 2020. Forskerne vurderede kritisk begivenheder beskrevet i tidligere videnskabelige værker og oplysninger registreret i historiske tekster, og derefter bestemt, på et objektivt og homogent bevismæssigt grundlag, typen og intensiteten af ​​de eksplosive hændelser. Dette indebar vurdering af enhver narrativ hyperbol i de gamle beskrivelser.

Massimo Pompilio, seniorforsker ved INGV og medforfatter af undersøgelsen, sagde:"Det nye katalog gør det muligt at gennemgå klassificeringen af ​​talrige begivenheder gennem den kritiske analyse af historiske kilder. Af analysen fremgår det, at den gennemsnitlige årlige rate af paroxysmer i løbet af de sidste 140 år var, rundt regnet, en begivenhed hvert fjerde år eller deromkring ". Denne sats er tæt på den, der er observeret i de sidste ti år, men er meget lavere end i 1940'erne, når disse paroxysmale hændelser var meget hyppigere.

"Vulkanen veksler derfor mellem perioder med intens aktivitet og perioder med relativ stilhed. Den korte spændvidde på 56 dage mellem de to paroxysmer i sommeren 2019 er ikke en sjælden situation. Fem gange i de sidste 140 år har der været endnu kortere inter- begivenhedstider (intervaller mellem begivenheder). Omvendt der har været fire perioder uden paroxysmer, der har varet fra mellem ni og 15 år, og et interval uden paroksysmer, der varede i 44 år, fra 1959 til 2003. "

Disse oplysninger er nyttige i en prognosekontekst, da de kan hjælpe med at estimere sandsynlighederne for fremtidige forekomster af disse vulkanske fænomener.

Andrea Bevilacqua, INGV -forsker og første forfatter til undersøgelsen forklarer:"Når et fænomen som en vulkansk eksplosion opstår med uregelmæssige tidsintervaller, hvad der undersøges er fordelingen af ​​'inter-event'-tiderne, dvs. de forløbne tider gik mellem den ene eksplosion og den næste. I særdeleshed, udviklingen af ​​inter-event modeller giver os mulighed for at beregne sandsynligheden for, at en eksplosion opstår som en funktion af den tid, der er gået siden den sidste hændelse af denne type ".

"Et vigtigt fund, der kom frem fra vores forskning, vedrører paroxysmers tendens til at forekomme i klynger. På grundlag af data fra de sidste 140 år har vi har anslået, at der er 50 procent sandsynlighed for, at en anden Stromboli -paroxysme kan følge en tidligere eksplosion inden for 12 måneder, og en 20 procent sandsynlighed for, at den kunne følge på mindre end to måneder; på den anden side, der er en 10 procent sandsynlighed for, at der kan gå mere end ti år, uden at der opstår anden paroxysme. "

Nyheden og det unikke ved denne nye forskning vil være af stor interesse for vulkanologer og forskere verden over. Augusto Neri, Direktør for vulkanafdelingen for INGV og medforfatter af undersøgelsen, sagde:"Analysen af ​​Strombolis data antyder eksistensen af ​​en fysisk proces, der påvirker gentagelsen af ​​denne vulkan eksplosioner, hvilket betyder, at de ikke er helt tilfældige, out-of-the-blue events ". Statistikere beskriver sådanne gentagne sekvenser som" hukommelsesprocesser ". At forstå årsagerne og de fysiske mekanismer, der bestemmer denne hukommelse, repræsenterer en yderligere videnskabelig udfordring. Men estimeringen af ​​hukommelsen i episoder med intens eksplosiv aktivitet af Stromboli vil yde et væsentligt bidrag til kvantificeringen af ​​sandsynligheden for disse farlige fænomener og, følgelig, til reduktion af tilhørende risici ".

Willy Aspinall, Emeritus -professor ved School of Earth Sciences i Bristol, tilføjede:"Vulkan -turisme er vokset betydeligt i de seneste år, og et uventet udbrud i populære omgivelser kan være fatalt, som skete sidste år ved White Island/Whakaari -vulkanen, New Zealand. At vide, at en bestemt vulkan udviser denne udbrudshukommelseseffekt, betyder, at enhver midlertidig stigning i eksplosionssandsynligheden kan vurderes og, for eksempel, informere beslutninger om vulkanologisk feltarbejde ved kraterne. Imidlertid, det er for tidligt på dette stadium at diskutere mulige konsekvenser af denne forskning for bredere aspekter af civilbeskyttelse på Stromboli. "