L'eruzione del Cumbre Vieja e il rischio di uno tsunami devastante: teoricamente reale nelle vicinanze, inesistente nelle coste lontane dell'Atlantico

L’eruzione del Cumbre Vieja continua piuttosto vivace, accompagnata da parecchi eventi sismici al giorno con M superiore a 2, con picchi di oltre M3 a una decina di km di profondità. C'è poi un secondo cluster, con sismicità meno frequente ma con M spesso maggiore di 4 ad una trentina di km di profondità sotto il vulcano, dove dovrebbe esserci la camera magmatica. Chiaramente fino a quando si registra questa attività profonda non si può parlare di fine dell’attività eruttiva. Nel post precedente sulle Canarie ho inquadrato in termini vulcanici e tettonici l’arcipelago e fatto notare che gli allarmi sulla “nube tossica” avevano poco senso. Oggi invece parlo di un’altra delle possibili conseguenze catastrofiche dell’eruzione del Cumbre Vieja, il collasso dell’intero fianco occidentale del vulcano, con annesso rischio della generazione di un mega-tsunami. Anche in questo caso le prospettive non sembrano essere così catastrofiche, almeno a distanza. Vediamo perché.

immagini radar prima e dopo il cedimento del fianco
di Anak Krakatoa nel dicembre 2018

LA PERICOLOSITÀ DEI CEDIMENTI SUI FIANCHE DEI VULCANI. Con i cedimenti dei fianchi e le eruzioni esplosive i vulcani provocano i processi puntuali più grandi e distruttivi sulla Terra che spesso influenzano il clima globale e anche le atitvità umane. Basta vedere il celebre Urlo di Munch, dove le strisce nel cielo rappresentano uno degli effetti delle ceneri dell’eruzione del Krakatoa. Nel maggio 1980 la devastante eruzione del St. Helens ha dimostrato come una eruzione importante possa essere innescata anche da un collasso relativamente piccolo ed è evidente che un caso del genere su un vulcano posto su un’isola o quantomeno sulle rive dei mari possa innescare dei problemi. Lo dimostrano ad esempio a casa nostra i tanti tsunami di Stromboli: il 30 dicembre 2002 ce ne furono due, il primo per una frana sottomarina con circa 20 miloni di m3 di materiale, il secondo, minore (fra 4 e 9 milioni di metri cubi) è stato causato da una frana partita da circa 500 metri di altezza dalla Sciara del Fuoco (Tinti et al, 2006). Nel 2018 un collasso di minore importanza ad Anak Krakatau, il vulcano sorto sulle ceneri di quello esploso nel 1883, ha provocato uno tsunami lungo le coste dello stretto della Sonda (ne ho parlato qui).

Il collasso laterale delle isole vulcaniche, come alle Canarie, può coinvolgere una quantità di materiale molto importante (>300 km3): i modelli dicono che in questo modo si potrebbero provocare onde alte oltre 20 metri in tutte le coste dell’Atlantico. Sarebbe ovviamente una immensa tragedia, ampiamente peggiore dello tsunami del 26 dicembre 2004. e adesso il web, ma non solo, è pieno di post catastrofici sull’argomento. Vediamo meglio se ci sono delle possibilità effettive di una simile catastrofe.

le frane delle Canarie, da Ward e Day (2001)

LE FRANE CONNESSE AI VULCANI DELLE CANARIE. È ampiamento assodato che nelle Canarie i fianchi dei vulcani tendano a franare e che alla frana segue la formazione di una caldera, come è successo a La Palma poco più di un milione di anni fa, quando la frana che ha messo a giorno parti del vecchio vulcano a scudo di qualche milione di anni fa e ha preceduto la formazione della caldera del Taburente. 

Questi eventi si verificano in genere dopo le fasi più intense della costruzione dei vulcani a scudo, quando il complesso passa da un stadio primitivo, dove si trova al centro di una serie di fratture a raggera, ad uno stadio di rift lineare. Per questo le frane avvengono di preferenza  nelle isole più giovani come sono adesso Tenerife, La Palma ed El Hierro (dove hanno meno di 150.000 anni), mentre a largo delle isole più antiche (Lanzarote, Fuerteventura, Gran Canaria e La Gomera) i loro depositi sono stati ricoperti da sedimenti successivi (Acosta et al 2004). 

Un vulcano da poco passato allo stadio di rift è appunto il Cumbre Vieja (Day et al, 1999). Il rischio qui è rappresentato dalle condizioni del suo fianco occidentale, da dove potrebbero staccarsi tra i 150 e i 500 km3 di roccia. In alcune simulazioni le onde generate dall’evento potrebbero attraversare l'intero bacino atlantico e arrivare sulle coste delle Americhe con un'altezza compresa fra 10 e 25 metri (Ward e Day 2001). 

Ma siamo sicuri che questo quadro sia realistico?

l'area a bassa resistività che coincide con la superficie di
debolezza  nel fianco occidentale  del vulcano (Garcia e Jones, 2010)

LA FRATTURA DEL 1949 AL CUMBRE VIEJA. Durante l'eruzione del 1949 si è sviluppato un sistema di faglie normali lungo il versante occidentale del vulcano (Bonelli Rubio 1950). La frattura principale era lunga 4 km e la scarpata associata raggiunse i 4 metri di dislocamento. L'aspetto della rottura della superficie era inquietante perché c’erano tutti i tipici fenomeni che precedono l’innesco di una frana importante, proprio come successe con la frattura a “M” al Vajont. E come nel tragico caso del 1963 questo sistema è stato interpretato come sintomo dello sviluppo di una zona di debolezza e di instabilità. Questo quadro è stato confermato da vari rilevamenti, ad esempio da Garcia e Jones (2010), che con metodi geofisici hanno visto a circa 1 km di profondità un livello a resistività ridotta che hanno interpretato come una zona caratterizzata da una alternanza di rocce alterata e fluidi che rappresenta una superficie di scorrimento ideale.

La maggiore probabilità di avere una frana durante una eruzione è piuttosto logica perché ci sono alcune condizioni favorevoli: il rigonfiamento dell’edificio prima dell’eruzione aumenta la pendenza dei fianchi, e questo si accompagna alle vibrazioni dei terremoti e all’accumulo di ceneri e/o lave sulla superficie, mentre la resistenza dell'insieme può essere messa a dura prova anche dalla circolazione di fluidi. Prendendo di nuovo l’esempio di Stromboli le frane avvengono in genere durante periodi di rigonfiamento.

Dopo l’eruzione la situazione si è stabilizzata: le misurazioni geodetiche nel periodo 1994-1998 indicano che la faglia è inattiva dal 1949 (Moss et al., 1999). Non è una situazione inaspettata, perché finita l’eruzione lo “sgonfiamento” del vulcano, la diminuzione dei fluidi e della loro temperatura e dei terremoti diminuisce la possibilità di innesco della frana. Però non si esclude che questa superficie possa riprendere a scivolare saltuariamente. Sono stati anche effettuati dei rilievi satellitari con i dati disponibiliall’epoca che non hanno registrato cose preoccupanti, evidenziando solo qualche assestamento nella zona dell’eruzione del 1974. I dati InSAR degli anni ‘90 indicano solo della subsidenza nella zona interessata dalla successiva eruzione del 1974 (Perlock et al 2008) (annoto comunque che le frequenze radar usate per lo studio delle deformazioni del terreno hanno grandi difficoltà a trovare dei bersagli a causa della estesa copertura vegetale).

QUALI I POSSIBILI SVILUPPI IN CASO DI UNA FRANA AL CUMBRE VIEJA E IN ALTRE SITUAZIONI ANALOGHE? Gli accadimenti del 1949 portano però all’ipotesi di una ripresa del movimento durante una eruzione come quella attuale con il rischio che tutto quanto si trovi sopra la superficie di scorrimento vista da Grecia e Jones scivoli catastroficamente e improvvisamente in mare.

Ma tale rischio c’è davvero? Su questa ipotesi sono stati sviluppati diversi modelli che, ovviamente, forniscono in caso affermativo degli scenari catastrofici. 

La domanda è quanto siano realistici in termini geologici.

la sequenza dei numerosi eventi che provocano una megafrana
lungo i fianchi dei vulcani delle Canarie da Hunt et al (2018)

Direi poco, innanzitutto perché lungo le coste dell'Oceano Atlantico prove di tsunami da collasso di queste dimensioni e corrispondenti alle frane delle Canarie non ne sono state trovate né lungo le coste né nei sedimenti delle piattaforme continentali, mentre di tracce di tsunami tettonici in stile Lisbona 1755 se ne trovano eccome.

Una seconda smentita viene dalle modalità degli eventi: Hunt et al (2018) hanno studiato alcune frane del fianco del Teide a Tenerife, che hanno innescato eruzioni esplosive. Ebbene, non si è trattato di frane singole, quanto di eventi complessi perchè le analisi geochimiche sui vetri vulcanici recuperati dai depositi sottomarini dimostrano che ci sono stati diversi collassi del fianco in sequenza in quanto cambiano a mano a mano le caratteristiche sedimentologiche, mineralogiche e geochimiche dei materiali: i primi episodi avvengono ancora sotto il livello del mare e solo gli ultimi sedimenti contengono materiali provenienti dalle rispettive eruzioni esplosive coeve. 

Venendo agli tsunami da frana, le onde possono essere alte ben oltre i 100 metri (Ferrer et al, 2021, con un esauriente elenco della bibliogafia in materia). Canarie e Hawaii sono gli arcipelaghi più studiati da questo punto di vista (e non potrebbe essere altrimenti). Peraltro si deve notare che gli improvvisi cedimenti dei fianchi del Mauna Loa e del Kilauea nel 1868 nel 1975 hanno generato tsunami solo localmente distruttivi, senza effetti nelle coste continentali che si affacciano sul Pacifico. Allo stesso modo il collasso del Krakatoa nel 1883 ha fatto gravissimi danni lungo le coste vicine, ovviamente più imponente di quello del 2018, ma senza effetti particolari a distanza; questo perché uno tsunami per arrivare a grande distanza con onde molto alte ha bisogno di essere innescato da una sorgente di grandi dimensioni (come le vaste aree di fondo oceanico che si sono mossa nel 2004 a largo di Sumatra o nel 2011 a largo del Giappone) capace di produrre onde a lungo periodo, diverse da quelle generate da una frana, caratterizzate da una lunghezza d’onda più corta che non riescono ad arrivare con creste alte a lunga distanza (Pararas-Carayannis 2002). 

Pertanto, lo scenario di una frana di enormi dimensioni che provoca uno tsunami di enormi dimensioni A DISTANZA è da considerare poco probabile perché:

• lungo le coste dell’Atlantico e nelle corrispondenti piattaforme continentali non sono state trovate tracce di tsunami di grandi dimensioni nonstante i diversi massici eventi franosi avvenuti in diverse isole, e specialente alle Canarie 
• le analisi petrologiche dimostrano che i collassi dei fianche dei vulcani delle Canarie in genere si svolgono in diverse fasi minori, piuttostoche in un singolo e catastrofico evento
• gli tsunami più recenti di questo tipo, anche se hanno generato onde incredibilmente alte nelle vicinanze, non hanno dato effetti a grande distanza a causa della ridotta lunghezza d’onda che li caratterizza

Invece nelle aree limitrofe il rischio di onde alte oltre 100 metri TEORICAMENTE esiste. In ogni caso non è che ad una eruzione si accoppi per forza una frana e inoltre è chiaro che fino a quando non si apriranno delle fratture sul fianco del vulcano l'accoppiata frana + tsunami non fa parte dello scenario di protezione civile attuale. Immagino che se il rischio fosse oltre che teorico anche reale le Autorità avrebbero già provveduto in materia.

BIBLIOGRAFIA

Acosta et al 2004. Geologic evolution of the Canarian Islands of Lanzarote, Fuerteventura, Gran Canaria and La Gomera and comparison of landslides at these islands with those at Tenerife, La Palma and El Hierro Marine. Geophysical Researches 0, 1–38

Bonelli Rubio 1950. Contribucion al estudio de la erupcion del Nambroqueo or SanJuan (Isla de la Palma). Inst.Geogr. Y Catastral, Madrid 

Day et al 1999. Recent structural evolution of the Cumbre Vieja volcano, La Palma, Canary Islands: volcanic rift zone reconfiguration as a precursor to volcano flank instability? Journal of Volcanology and Geothermal Research 94, 135–167 

Ferrer et al 2020. Megatsunamis Induced by Volcanic Landslides in the Canary Islands: Age of the Tsunami Deposits and Source Landslides. GeoHazards 2,228–256

Garcia and Jones 2010. Internal structure of the western flank of the Cumbre Vieja volcano, La Palma, Canary Islands, from land magnetotelluric imaging. Journal of Geophysical Research 115, B07104

Hunt et al 2018. Multi-stage volcanic island flank collapses with coeval explosive caldera-forming eruptions. Scientific Reports 8:1146 

Krastel et al 2001. Submarine landslides around the Canary Islands. Journal Of Geophysical Research 106 B3, 3977-3997 

Moss et al 1999. Ground deformation monitoring of a potential landslide at La Palma, Canary Islands. Journal of Volcanology and Geothermal Research 94/1–4,251-265

Perlock et al 2008. Time Evolution of Deformation Using Time Series of Differential Interferograms: Application to La Palma Island (Canary Islands). Pure appl. geophys. 165, 1531–1554 

Pararas-Carayannis 2002. Evaluation of the threat of mega tsunami generation from postulated massive slope failures of island stratovolcanoes on La Palma, Canary Islands, and on the island of Hawaii. Science of Tsunami Hazards, Volume 20, Number 5, page 251 - 277 (2002 )

Tinti et al 2006. The landslides and tsunamis of the 30th of December 2002 in Stromboli analysed through numerical simulations. Bull Volcanol (2006) 68: 462–479

Ward e Day 2001. Cumbre Vieja Volcano. Potential collapse and tsunami at La Palma, Canary Island. Geophysical Research Letters 28/17, 3397-3400

Le condizioni che determinano l'attuale aumento dei prezzi degli idrocarburi

In questo post ci sono soprattutto dei grafici e non desidero esprimere giudizio sull’uso o l’abuso dei combustibili fossili, se non con una piccola chiosa in fondo. I grafici che presento aiuteranno a capire cosa sta succedendo. Ovviamente dei prezzi se ne parla più adesso che sono in forte ascesa rispetto a quando diminuiscono, ma l’impatto di questi aumenti (e quelli generali di tutte le materie prime) sulle famiglie e sulle aziende è un problema che rischia di ripercuotersi abbondantemente sulla ripresa post COVID in termini di costi per le aziende e in risorse disponibili per altri consumi e per il risparmio delle famiglie. Mi scuseranno gli economisti se in parte entro nel loro campo (e magari con qualche imprecisione), ma un aspetto molto interessante dei combustibili fossili è l'essere un argomento trasversale che tocca parecchi settori scientifici, tecnologici, economici, politici e anche morali. 

Fig.1: produzione di gas in USA

LA SITUAZIONE DEL GAS. Ho segnato l'inizio del 2007 perché da quel momento inizia l'esplosione della produzione di gas dai gas shales. Un indicatore molto importante è il suo prezzo all’Henry Hub, uno dei principali hub di distribuzione in Louisiana, espresso in milioni di British Thermal Units. Le BTU sono una delle solite unità di misura usate nei paesi anglosassoni che a noi utenti del sistema internazionale ci paiono bizzare come il pollice e il piede. In questo caso è una misura della resa energetica di un prodotto ed è un ottimo indicatore delle sue qualità come carburante.

Fig.2: i prezzi del gas all'Henry Hub

Nella figura 1 si vede la produzione di gas USA, che dopo il picco negli anni ‘70 del XX secolo era rimasta più o meno costante e di conseguenza, crescendo la domanda, i prezzi erano alti. Poi è aumentato il ricorso alla tecnica di estrazione con la fratturazione idraulica (il fracking) dai gas shales grazie allo scavo di pozzi orizzontali (ne ho parlato diverse volte, per esempio qua): come si vede nella figura 2  c'è stata una prima impennata ma per cause esterne: il prezzo del petrolio dell’epoca che per qualche mese rimase molto al di sopra dei 100 $ al barile. Dopodiché l’aumento vertiginoso dell’estrazione ha corrisposto a un ovvio calo dei prezzi che si sono mantenuti bassi per parecchio tempo a causa della sovrapproduzione (e questo nonostante le difficoltà di distribuzione, essendo i gasdotti assolutamente insufficienti per cui in genere dove è estratto come sottoprodotto insieme al petrolio il gas viene bruciato perché antieconomico da vendere (qui una notazione ambientale ci vuole: da alcune parti si estrae gas, in altre si brucia… pazzesco...).

fig.3: il prezzo del gas negli ultimi anni 
all'Henry Hub e in Europa

Nel 2021 i prezzi stanno aumentando: siamo sempre a livelli di molto inferiori a prima del 2009, ma da aprile ad oggi c’è stato un loro raddoppio, come si vede nella figura 3. Non è poco. Sempre nella figura 3 si nota che in Europa i prezzi sono sempre più alti che all’Henry Hub, talvolta di poco ma in genere circa il doppio (scusate se le date non sono allineate… non sono un grande grafico) ed è per quello che conviene importare il gas liquefatto americano sulle navi gasiere costruendo i rigassificatori. Oggi il divario sta aumentando: sempre da aprile nel vecchio continente il prezzo è triplicato anziché raddoppiato come in USA e ora costa quasi 5 volte di più che in USA (quasi 23 dollari contro poco più di 5).

fig.4: le previsioni pre-COVID e la reale
produzione di petrolio in USA

VENIAMO ORA AL PETROLIO. La prima evidenza è la drastica diminuzione della produzione USA, come si vede dalla figura 4: come per il gas, negli States la crescita vertiginosa della produzione è stata guidata dagli oil shales, in particolare in Texas e North Dakota (nel New England lungo gli Appalachi il Marcellus Shale produce essenzialmente solo gas). La crescita si è arrestata bruscamente nella primavera del 2020 a causa del COVID, e nel 2021 mancano rispetto al 2019 circa 3 milioni di barili al giorno (le statistiche sono valide fino a giugno, per il dopo siamo alle previsioni, che sono diverse a seconda del previsore…). La produzione mondiale dovrebbe tornare a 100 milioni di barili al giorno ma sulle previsioni appunto non ci metto bocca. Sulle previsioni - sbagliate - pre-COVID diciamo che stavolta sono intervenuti fattori molto esterni ed imprevedibili. Quindi giustifico l'errore....

Fig.5: il prezzo del petrolio da aprile 2020 a oggi

Dalla figura 5 si vede come negli ultimi 12 mesi il valore del barile sia praticamente raddoppiato sia in dollari che in euri. (notate anche un particolare: nel secondo trimestre 2020 il petrolio è aumentato in dollari, ma diminuito in euri a causa del deprezzamento della moneta USA). 

Oggi il prezzo del barile si mantiene alto perché la domanda mondiale rispetto all’offerta è piuttosto sostenuta, come si vede dalla figura 6, per motivi di impaginazione in fondo al post.

E ricordiamoci anche che il dollaro, dopo il calo della seconda metà del 2020 quando da 1.09 è passato a 1.21, oggi si sta rafforzando e non poco. 

Da ultimo alcune considerazioni.

La prima economica: i prezzi dei combustibili fossili rappresentano una variante pesante che incide sui costi per le aziende e per le famiglie (in particolare per quelli che usano massicciamente il mezzo privato su gomma). Le previsioni sui prezzi dimostrano che Niels Bohr aveva ragone quando diceva che è difficile fare delle previsioni, specialmente per il futuro. Di fatto gli economisti in genere le falliscono, specialmente sui prezzi. E questo non aiuta. 

La seconda ambientale: i danni che stanno provocando sono notevoli e ben visibili a parte chi ha il paraocchi.

Ma attualmente sono – purtroppo – difficilmente sostituibili se non per la produzione di energia elettrica. Ad esempio le auto elettriche si portano dietro l’estrazione di minerali che spesso avviene in maniera ambientalmente – e spesso moralmente – discutibile. Quanto al nucleare, tanta pubblicità però alla fine i fatti sono che al di là dei proclami le scorie rappresentano ancora un problema, nessuno ha affrontato il problema del reupero delle aree delle centrali chiuse e negli ultimi 30 anni i pochi impianti previsti almeno nel mondo occidentale, sono ancora in costruzione dopo decenni, con costi incredibilmente supreriori al previsto e in USA l’energia elettrica da nucleare costa tantissimo (trump addirittura voleva finanziarli per favrirne l’economicità all’utilizzatore)

Quindi eliminare la dipendenza dai fossili è una impresa realisticamente molto difficile. E un problema che insieme al debito pubblico di molte nazioni, erediteranno le generazioni future. Difficile non pensare a una decadenza per le migrazioni e gli altri guai innescati dal clima, con la spada di Damocle dell’esplosione del debito.

fig.6: produzione mondiale di petrolio, domanda e previsioni (con l'attendibilità tipica delle previsioni)