Fonte Ingv - vortex ring

Ingv: monitorare le eruzioni tramite il suono degli anelli di fumo

Gli studiosi hanno registrato audio e video di un'eruzione dello Stromboli e dal suo suono, un rombo basso, i ricercatori hanno trovato un chiaro legame tra il movimento del vortice, il suono stesso e le dimensioni della bocca eruttiva

Misurare la pericolosità di un'eruzione studiando il suono emesso dall'anello di fumo che appare nei primi istanti dopo l'esplosione. Lo ha fatto per la prima volta un team di studiosi dell'Ingv registrando il rumore di questi anelli conosciuti come vortici toroidali, in inglese "wortex rings" in un video. L'idea è che si possa monitorare in futuro un'eruzione solo in base al suono emesso dal vortice. Il nuovo metodo di monitoraggio si concentra, come detto, sui vortex rings, ovvero vortici ad anello che si formano in cima alla nube di gas e cenere nei primi istanti dell'esplosione. La dimensione, la velocità e le caratteristiche di questi vortici riflettono fattori utili per valutare quanto sia pericolosa l’eruzione, come la sua intensità o la profondità della bocca eruttiva da cui ha avuto inizio.

Nuovo metodo di monitoraggio 
Il nuovo metodo di monitoraggio tuttavia si addice di più alle eruzioni più grandi che formano vortici più visibili al contrario di quelle più piccole che sono visibili e udibili per pochi minuti. Inoltre, se l’eruzione avviene di notte o con l’edificio vulcanico avvolto dalla cenere o dalle nubi, gli anelli potrebbero non essere visibili. Per questi motivi lo studio condotto da un team di vulcanologi e fisici specializzati nella fluidodinamica, dal titolo “Volcanic Vortex Rings: Axial Dynamics, Acoustic Features, and their Link to Vent Diameter and Supersonic Jet Flow”, è stato realizzato combinando video ad alta velocità con registrazioni audio incentrati sui primi secondi delle eruzioni dello Stromboli per ‘ascoltare’ i vortex rings vulcanici. Lo studio, unico nel suo approccio audiovisivo e il primo che ha isolato il suono degli anelli, è stato pubblicato sulla rivista AGU Geophysical Research Letters.

Il suono delle eruzioni
“C’è un suono caratteristico prodotto dal vortice vulcanico, che è un suono basso e costante. La bellezza dei vortex rings è che sono stabili, ciò significa che emettono un suono costante che si propaga nel tempo”, spiega Jacopo Taddeucci, vulcanologo dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) e primo autore dello studio. In pratica ogni vulcano durante l'eruzione ha una sua melodia e i vulcanologi possono conoscerne diverse per avere uno strumento di monitoraggio nuovo da utilizzare nei casi in cui non siano utilizzabili tecniche visive o di altro tipo. “Anche se non vediamo l’eruzione perché, ad esempio, il cielo è nuvoloso o non disponiamo di una telecamera fissa sul vulcano, con questa nuova tecnica siamo in grado di sapere cosa sta succedendo analizzando solamente il suono”, prosegue Taddeucci. “La mia speranza è che, conoscendo meglio il suono delle eruzioni, saremo presto in grado di monitorare solo attraverso il rumore i cambiamenti di un’eruzione in corso. Questo è uno degli obiettivi futuri della nostra ricerca”.

Suoni caratteristici
Per individuare il suono dei vortici vulcanici, Taddeucci e i suoi collaboratori hanno installato telecamere ad alta velocità e microfoni professionali a diverse centinaia di metri dalle bocche eruttive dello Stromboli. Hanno, inoltre, utilizzato un drone per filmare il vulcano mentre era in corso l’emissione di getti eruttivi, vale a dire colonne di gas caldi, cenere e fumo, che sul vulcano eoliano raggiungono i 100-300 metri di altezza. Sebbene gli scienziati non potessero vedere a occhio nudo gli anelli che stavano cercando di catturare, questi sono apparsi analizzando i  video ad alta velocità. Dopo aver misurato le dimensioni e la velocità degli anelli e sincronizzato con precisione il video con l’audio, i ricercatori sono riusciti a isolare il rombo basso e costante proveniente dai vortici. Poiché i suoni dei vortici erano distintivi e costanti, il team ha potuto correlare la loro frequenza con altre loro caratteristiche. In particolare, è stato evidenziato un chiaro legame tra il movimento del vortice, il suo suono e le dimensioni della bocca eruttiva. Altri cambiamenti nella “melodia” di un vulcano, incluso il suo getto eruttivo, possono essere correlati alla struttura interna della bocca. “I vortex rings  sono piuttosto sensibili ai parametri con cui vengono generati”, spiega Juan José Pena Fernández, ricercatore di meccanica dei fluidi e co-autore dello studio. “Se registriamo l’acustica generata da un vortex ring  possiamo conoscere abbastanza precisamente le condizioni che l’hanno creato. Se, quindi, ci fosse un cambiamento nel comportamento del vulcano potremmo essere in grado di rilevarlo”.

red/cb
(Fonte: Ingv)