Krakatoa: le eruzioni storiche

Nel dicembre 2018, dopo mesi di intensa attività, il vulcano Anak Krakatau in Indonesia crollò. Il suo fianco sudoccidentale scivolò nel mare, spingendo un muro di acqua verso le isole vicine di Sumatra e Giava. Questo catastrofico evento e lo tsunami che ne derivò uccise oltre 430 persone e ne ferì migliaia.

Il crollo è stato solo l’inizio del turbolento assestamento di Anak Krakatau. Nel cielo, una nube gassosa alta chilometri continuò a innalzarsi, gonfiata dal vulcano, alimentando un’insolita tempesta che lampeggiò di fulmini per sei giorni.

L’evento offrì agli scienziati un incredibile e dettagliato scenario su come alcune eruzioni possono influenzare le condizioni atmosferiche locali in modo straordinario. Come descritto in un nuovo studio pubblicato sulla rivista Scientific Reports, l’intensa tempesta vulcanica fu sovralimentata dall’acqua di mare vaporizzata che si trasformò in ghiaccio nella colonna di fumo che si innalzava, scatenando oltre 100.000 fulmini.

“Rimasi senza parole per quanti fulmini c’erano,”afferma Andrew Prata, ricercatore post-dottorato al Barcelona Supercomputing Center e autore principale dello studio. Nel momento culminante, la tempesta vulcanica di fulmini crepitava con 72 lampi al minuto.

Nubi gonfie di vapore acqueo avvolgono Anak Krakatau all’inizio della lunghissima tempesta vulcanica nel dicembre 2018.
Nubi gonfie di vapore acqueo avvolgono Anak Krakatau all’inizio della lunghissima tempesta vulcanica nel dicembre 2018.

I vulcanologi stanno iniziando a chiarire come questi spettacoli di luce possano essere utili per tracciare la diversa pericolosità delle eruzioni vulcaniche, sebbene i processi specifici che generano i fulmini siano da poco al centro dell’attenzione.

Un altro vulcano, il Bogoslof nelle Isole Aleutine in Alaska, iniziò una serie di eventi eruttivi nel dicembre 2016 che continuarono per quasi nove mesi, producendo migliaia di fulmini che gli scienziati stanno usando per ricostruire i meccanismi interni delle tempeste vulcaniche.

Gli ultimi studi su Anak Krakatau e Bogoslof mettono in risalto i meccanismi di acqua che determinano le diverse tendenze delle eruzioni vulcaniche.

“Dobbiamo pensare in generale all’intera gamma di tipologie di eruzioni… per utilizzare i fulmini in modo significativo, afferma Alexa Van Eaton, vulcanologa presso il U.S. Geological Survey’s Cascades Volcano Observatory e autrice principale dello studio sul vulcano Bogoslof sulla rivista Bulletin of Volcanology.

La scienza dietro un lampo

Che siano innescati da un acquazzone primaverile o da un’eruzione di furia vulcanica, tutti i fulmini per verificarsi hanno bisogno della cosiddetta separazione di carica, che si sviluppa con l’ammassarsi di particelle caricate positivamente e negativamente in diverse parti di una nuvola.

Accumulandosi, le cariche opposte generano uno squilibrio che la natura risolve rilasciando una scarica di elettricità: un fulmine. In una tempesta atmosferica, le cariche formano un vortice caotico di ghiaccio, fango e acqua. Le collisioni tra questi diversi stati dell’acqua possono dividere gli elettroni dalle particelle, rilasciandone alcuni caricati positivamente e altri caricati negativamente.

Nelle eruzioni vulcaniche, invece, le particelle di cenere giocano un ruolo fondamentale. Questi piccoli frammenti si formano quando la rapida espansione dei gas nel magma frantuma la roccia fusa in schegge vetrose che si caricano durante il processo.

Più cenere è presente nel pennacchio vulcanico, maggiore è la probabilità che queste particelle si scontrino e si rompano all’interno delle nubi che continuano a gonfiarsi, producendo una carica ancora maggiore che potrebbe innescare un fulmine.

I ricercatori hanno sospettato a lungo che anche il ghiaccio giocasse un ruolo importante nel generare gli “spettacoli luminosi” di origine vulcanica. Le colonne di fumo generate dalle eruzioni, anche quelle di vulcani non circondati dall’oceano, sono cariche di acqua che era precedentemente intrappolata nel magma.

Quando queste colonne si innalzano nell’atmosfera arrivando dove l’acqua diventa ghiaccio, spesso la frequenza e l’intensità dei fulmini aumentano esponenzialmente, spiega Stephen McNutt, esperto in fulmini vulcanici dell’Università della Florida del sud che non ha partecipato a questo nuovo studio.

“Le dinamiche che portano alla generazione dei fulmini sono davvero misteriose e affascinanti”, afferma Van Eaton.

La colonna ghiacciata di Anak Krakatau

Anak Krakatau in Indonesia fece capolino sulle onde dell’oceano per la prima volta nel 1929, quasi mezzo secolo dopo l’esplosione del suo vulcano “madre” Krakatau in un enorme cratere sul fondale marino, che provocò una delle più grandi eruzioni mai registrate nella storia. Nel corso dei decenni, Anak Krakatau ha continuato a crescere in altezza, fino a quando, due anni fa, uno dei suoi versanti è crollato in  mare.

L’acqua del mare sommerse tutto e si vaporizzò in altissime nubi vulcaniche che arrivarono fino a quasi 18 chilometri di altezza, secondo i rilevamenti satellitari. Nei livelli più bassi la cenere era probabilmente abbondante, visti i frammenti di vetro largamente disseminati sulle spiagge vicine, ma la cenere non sembrò raggiungere la sommità delle nubi, gonfie di getti di vapore bianco come in una comune tempesta.

I dati a infrarossi e la modellazione suggeriscono che le nubi vulcaniche fossero considerevolmente ricche di ghiaccio, poiché contenevano una massa di acqua congelata pari a 600.000 elefanti asiatici, cinque volte la quantità di ghiaccio trovato in una nuvola vicina di origine non vulcanica.

Questa non fu l’eruzione più ricca di ghiaccio che i vulcanologi avessero visto, ma la tempesta durò quasi una settimana, grazie a un costante apporto di acqua di mare. Anche la percentuale dei fulmini fu sorprendentemente alta con una media di 8,7 lampi al minuto.

Nelle immagini dell’evento acquisite dai satelliti, nubi gonfie e tempeste tropicali compaiono e scompaiono sugli oceani Indiano e Pacifico, ma la tempesta sopra Anak Krakatau rimane costante, “esattamente dove c’era l’eruzione,” afferma Prata.

“È una tempesta straordinariamente imponente”, afferma Karen Aplin dell’Università di Bristol, specializzata in elettricità atmosferica, che non ha fatto parte della nuova ricerca.

L’interruttore di fulmini

Cenni in merito al ghiaccio che sovraccarica le tempeste vulcaniche risalgono a metà degli anni ‘60, quando scienziati audaci rischiarono le loro vite per studiare le eruzioni del vulcano Surtsey al largo della costa islandese, afferma Van Eaton.

I ricercatori portarono le barche pericolosamente vicino alle roboanti coste dell’isola vulcanica e volarono in aereo dentro le pericolose colonne di fumo, per documentare l’esplosione del vulcano Surtsey.

Molti dei fulmini che osservarono erano mischiati a getti neri di cenere vulcanica, ma i ricercatori notarono anche un periodo di intensa attività di fulmini in cielo. Ipotizzarono che potesse essere stata generata da un processo simile a quello di una tempesta meteorologica, ovvero generata dal ghiaccio.

Un fulmine serpeggia attraverso un pennacchio vulcanico che oscura Anak Krakatau durante un’eruzione nel gennaio 2019. Questa immagine è stata scattata appena due settimane dopo che un fianco del vulcano è crollato, generando uno tsunami che si è abbattuto sulle coste vicine, segnando l’inizio di una tempesta vulcanica durata sei giorni.
Un fulmine serpeggia attraverso un pennacchio vulcanico che oscura Anak Krakatau durante un’eruzione nel gennaio 2019. Questa immagine è stata scattata appena due settimane dopo che un fianco del vulcano è crollato, generando uno tsunami che si è abbattuto sulle coste vicine, segnando l’inizio di una tempesta vulcanica durata sei giorni.

Decenni di ricerca hanno poi tuttavia dimostrato quanto possano essere complesse queste dinamiche legate al ghiaccio per il fenomeno dei fulmini vulcanici. Gli schemi che seguono i fulmini in un’eruzione non necessariamente vengono ripetuti in un’altra. Ad esempio, durante l’eruzione del vulcano Bogoslof in Alaska del 2016 e del 2017 i fulmini hanno lampeggiato solo nella metà delle esplosioni.

Analisi successive rivelarono che solo le colonne gassose che si innalzavano al di sopra dell’altitudine dove si forma il ghiaccio producevano forti fulmini. Questa sensazionale scoperta sorprese Van Eaton, che afferma “prima pensavo che il ghiaccio avesse il ruolo di spinta ulteriore per i fulmini”. Invece, la presenza o l’assenza del ghiaccio fungeva da interruttore durante l’eruzione di Bogoslof, accendendo e spegnendo le spirali di luce.

La coppia di studi sul vulcano Bogoslof e quello di Anak Krakatau ci fornisce importanti dettagli sulla complessa serie di fattori che devono concorrere per far nascere una scintilla. Con il miglioramento dei procedimenti scientifici, i ricercatori continueranno probabilmente a districare ulteriori dettagli sulla meccanica dei fulmini vulcanici.

Van Eaton ricorda molto bene i video della pericolosissima ricerca sul vulcano Surtsey negli anni ’60: “Stiamo dimostrando ora con strumenti e tecniche più moderne che, sì, avevano capito bene”.

Il vulcano Krakatoa esplode in una spettacolare grande eruzione con una piccola esplosione laterale il 17 ottobre 2018. Il luogo mostrato in questo video non esiste più: il 22 dicembre 2018, il cono sommitale dell’isola di Anak Krakatau, visto qui esplodere, è crollato nel mare in una grande frana, innescando uno tsunami devastante che ha ucciso centinaia di persone. Il video è stato girato durante una spedizione Volcano Discovery a Krakatau dal 13 al 20 ottobre 2018. Nel pomeriggio del 17 ottobre, un’esplosione particolarmente violenta si è verificata quando un’esplosione laterale ha scavato un cratere di fossa sotto il coperchio meridionale del cratere, nella stessa posizione di settembre il flusso di lava si era riversato troppo dal cratere. Entro il 19 ottobre, questa nuova fossa si era fusa con il cratere principale, allargandolo.

Eruzioni del Krakatau 

L’evento del 416 d.C.

Sul Libro dei Re giavanese (Pustaka Raja) vi è testimonianza che nell’anno 338 Saka (416 d.C.)

«Un rumore tuonante fu udito dalle montagne Batwara … e un rumore simile a Kapi … tutto il mondo fu fortemente scosso e si scatenò un violento tuonare, accompagnato da pioggia fitta e tempeste, ma non solo questa pioggia fitta non estinse l’eruzione di fuoco del monte Kapi, ma il fuoco aumentò; il rumore era spaventoso, alla fine il monte Kapi con un boato tremendo scoppiò in pezzi e affondò nelle profondità terrestri. L’acqua del mare si alzò e inondò la terra, la zona dall’est del monte Batwara al monte Raja Basa fu sommersa dal mare; gli abitanti della parte settentrionale della terra di Sonda fino al monte Raja Basa annegarono e furono trascinati via con tutte le loro proprietà … L’acqua si abbassò ma la terra sulla quale Kapi sorgeva era diventata mare, e Giava e Sumatra erano state divise in due parti.»

L’evento del 535 d.C.Non esiste tuttavia evidenza geologica di un’eruzione del Krakatoa di questa portata in quell’epoca; la fonte potrebbe descrivere la perdita della striscia di terra che precedentemente univa Giava a Sumatra attraverso quella che ora è l’estremità orientale dello Stretto della Sonda; oppure potrebbe trattarsi di un errore di data, e fare riferimento ad un’eruzione avvenuta non nel 416 d.C. ma nel 535 d.C., riportata anch’essa nel Libro dei Re giavanese, e per la quale esiste evidenza geologica e alcune fonti storiche che l’avvalorano.

David Keys e altri hanno postulato che la violenta eruzione occorsa probabilmente nel 535 d.C. potrebbe essere stata responsabile dei cambiamenti climatici globali occorsi nel 535 e nel 536. Keys esplora quelli che crede essere gli effetti radicali e di ampia portata di una presunta eruzione nel VI secolo nel suo libro “Catastrophe: an investigation into the origins of modern civilization”.

Inoltre in tempi recenti si è dibattuto sul fatto che sarebbe stata questa eruzione a creare le isole di Verlaten e Lang (i resti delle isole originarie) e a provocare la nascita di Rakata – tutti indicatori delle dimensioni della vecchia caldera del Krakatoa. Tuttavia sembrano esistere pochi residui databili di materiale espulso durante questa eruzione, anche se esistono molte evidenze circostanziali.

L’eruzione del 1883

krakatoa
Krakatoa eruzione del 1883

Il Krakatoa tornò in attività con la catastrofica eruzione del 1883; precedentemente, almeno due navigatori olandesi riportarono che Danan e Perboewatan furono viste eruttare nel maggio 1680 e nel febbraio 1681.

L’eruzione del 1883, verificatasi tra maggio e agosto di quell’anno, fu una delle maggiori della storia della vulcanologia. Sviluppò una potenza di 200 megatoni ed espulse circa 21 chilometri cubidi roccia, cenere e pietra pomice, generando un boato tra i più forti mai registrati dall’essere umano.

L’esplosione del cataclisma fu distintamente ascoltata fino ad Alice Springs in Australia, e a Rodrigues vicino all’isola Mauritius, e il riverbero delle onde atmosferiche fu avvertito in tutto il mondo. Centinaia di villaggi furono devastati, 36.000 persone morirono e molte migliaia di persone furono ferite dall’eruzione, di cui gran parte a causa dello tsunami che seguì la tremenda esplosione.

L’eruzione del 1883 distrusse i due terzi del territorio che allora era l’isola di Krakatoa. Gli effetti, soprattutto climatici, si sentirono in tutto il pianeta per parecchi anni successivi.

Eruzioni successive

Nuove eruzioni del vulcano, dal 1927, hanno fatto emergere una nuova isola, detta Anak Krakatau (figlio di Krakatoa). L’attività vulcanica del Krakatoa, o di quello che ne rimane visibile, è presente; ad esempio nel 2018. Da allora periodi di calma di alcuni giorni si sono alternati a eruzioni pressoché continue, intervallate occasionalmente da esplosioni di maggiori dimensioni.

Dagli anni cinquanta l’isola ha aumentato la sua altezza ad un ritmo medio di 13 centimetri alla settimana. Studi del 2005 indicavano che l’attività di Anak Krakatau è in incremento continuo. Questo vulcano ha ricominciato a eruttare ancora nell’ottobre e nel novembre 2007, liberando gas caldi, rocce e lava.

Gli scienziati che monitorano l’attività del vulcano hanno allertato le persone chiedendo di mantenersi a una distanza superiore ai 3 km dall’isola. Nel luglio del 2018 una nuova serie di eruzioni esplosive ha interessato Anak Krakatau, mentre una più imponente, il 22 dicembre dello stesso anno, ha causato un bilancio provvisorio di 430 morti,1495 feriti e 159 dispersi con uno tsunami provocato da una frana sottomarina.

Giornale Luce B0359 del 11/1933 Descrizione sequenze:Panoramica di Krakatoa con l’omonimo vulcano in eruzione sullo sfondo ; Il mare circostante Krakatoa ; Le eruzioni all’interno del vulcano ;

 

Riferimenti e approfondimenti

  1. Brian FaganLa rivoluzione del clima – Come le variazioni climatiche hanno influenzato la storia. Sperling & Kupfer, Milano, 2001. ISBN 8820031833.
  2. Guido Caroselli. Il tempo per tutti. Ugo Mursia editore, Milano, 1995. ISBN 884251926X
  3. Paolo Corazzon. I più grandi eventi meteorologici della storia. Collana meteo. Edizioni Alpha Test, Milano, 2002. ISBN 8848303390
  4. Dickins, Rosie “The Children’s Book of Art (An introduction to famous paintings)” Usborne Publishing Ltd., Usborne House, 83-85 Saffron Hill, London ISBN 978-0-439-88981-0 (2005)
  5. Furneaux, Rupert (1964) Krakatoa
  6. Self, S. and Rampino, M.R. “The 1883 eruption of Krakatau”, Nature Vol. 294, 24/31 December 1981
  7. Simkin, Tom and Richard S, Fiske (editors) Krakatau, 1883–the volcanic eruption and its effects Washington, D.C. : Smithsonian Institution Press, 1983.ISBN 0-87474-841-0
  8. Symons, G.J. (ed) The Eruption of Krakatoa and Subsequent Phenomena (Rapporto del Krakatoa Committee della Royal Society). London, 1888
  9. Verbeek, R.D.M. (Rogier Diederik Marius) Nature 30, 10-15 (1884)
  10. Verbeek, R.D.M. (Rogier Diederik Marius) Krakatau. Batavia, 1886
  11. Simon Winchester, Krakatoa: The Day the World Exploded, 27 agosto 1883, HarperCollins, 2003, ISBN 0-06-621285-5.
  12. Amici della Scienza

 

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