Fulmini vulcanici e temporali d'eruzione: come un pennacchio si fa il proprio tempo
Le foto più impressionanti di un'eruzione sono quelle in cui i fulmini si ramificano da un pennacchio di cenere nera. Sembrano ritoccate. Non lo sono. Un pennacchio vulcanico vigoroso genera temporali elettrici feroci quanto un cumulonembo tropicale, e il meccanismo — capito davvero solo negli ultimi vent'anni — sta diventando uno degli strumenti più utili dei vulcanologi per seguire eruzioni lontane.
Perché un pennacchio è elettrico
Un pennacchio vulcanico trasporta enormi quantità di cenere fine, vapore acqueo e particelle di ghiaccio. Mentre queste particelle si scontrano e si sfregano nella colonna in salita, si trasferiscono carica elettrica — un processo chiamato triboelettrificazione, lo stesso che fa attaccare un palloncino ai capelli. Il pennacchio separa rapidamente regioni positive e negative, e quando la differenza di tensione diventa troppo alta, l'aria cede e parte il fulmine.
Tre regioni di temporale distinte
Le osservazioni dettagliate dei pennacchi hanno identificato tre zone diverse di attività elettrica. La più bassa, la vent discharge zone, produce raffiche di fulmini brevi e densissimi proprio alla bocca del cratere — alimentate dal magma che si frammenta e dalla cenere finissima. Più in alto nella colonna sta una plume discharge zone, con fulmini più lunghi nella torre ascendente. In cima, il ghiaccio del pennacchio alto alimenta una storm zone che si comporta in sostanza come un normale temporale costruito su una base vulcanica.
Perché il ghiaccio conta così tanto
Il ghiaccio in un pennacchio alto è la chiave delle scariche più potenti. I fulmini nei temporali ordinari richiedono collisioni fra cristalli di ghiaccio e grandine fine, e la stessa fisica vale in un pennacchio che bucia il livello di congelamento. L'eruzione del cileno Chaitén nel 2008 lo dimostrò chiaramente: i conteggi di fulmini erano al massimo quando la colonna entrava bene nella stratosfera, e crollavano non appena la colonna si abbassava.
Uno strumento di sorveglianza dal satellite
Le reti globali moderne di fulmini — il World Wide Lightning Location Network (WWLLN) e altre — registrano gli impulsi radio a frequenza molto bassa di ogni scarica importante della Terra. I ricercatori vulcanologici hanno imparato a riconoscere la firma del fulmine vulcanico, che si distingue da quello meteorologico per posizione, profilo di intensità e raggruppamento. Una rete del Pacifico può così individuare un'eruzione aleutina remota in minuti, indipendentemente dalla copertura nuvolosa.
L'evento Hunga Tonga del 2022
L'eruzione sottomarina di Hunga Tonga del gennaio 2022 produsse il più intenso temporale elettrico mai registrato sulla Terra: oltre 200 000 fulmini in una sola ora al picco, distribuiti su un anello largo 400 km. Il pennacchio raggiunse la mesosfera, trascinò acqua di mare nella stratosfera e generò un'onda atmosferica di scala planetaria. I dati dei fulmini sono stati usati come registrazione primaria dell'evoluzione dell'eruzione.
L'Eyjafjallajökull e la firma islandese
L'eruzione islandese dell'Eyjafjallajökull del 2010 produsse fulmini vulcanici relativamente moderati ma persistenti, che aiutarono i ricercatori a raffinare le teorie guidate dal ghiaccio. Le eruzioni islandesi avvengono in genere sotto o vicino a ghiacciai, e acqua di fusione e particelle di ghiaccio sono abbondanti nella colonna. I fulmini fanno parte del modo in cui oggi si segue la nube di cenere quando minaccia l'aviazione europea.
Ascoltare le scariche
Gli osservatori vulcanici installano sempre più antenne locali calibrate sugli impulsi radio dei fulmini a frequenze che le reti meteo ordinarie perdono. Le altissime frequenze di fulmini nella vent discharge zone correlano con un alto tasso di flusso di massa — vale a dire, contare i fulmini al minuto fornisce un indicatore approssimativo della cenere espulsa. È operativamente utile in tempo reale, quando il pennacchio visibile è nascosto dalle nuvole o è buio.
Cronache storiche e testimoni oculari
Molto prima degli strumenti moderni, gli osservatori descrivevano i fulmini vulcanici come marchio delle grandi eruzioni. Plinio il Giovane menziona le «lingue di fuoco» attorno alla colonna del Vesuvio. Cronache da Krakatoa nel 1883 e da Tambora nel 1815 parlano di giorni di lampi sopra il pennacchio. I testimoni non esageravano — descrivevano esattamente il fenomeno che gli strumenti misurano oggi.
Pericoli a terra
I fulmini vulcanici non sono solo spettacolo. Le scariche hanno colpito alpinisti e stazioni strumentali sul cono alto; l'equipaggiamento sensibile vicino alla bocca va schermato contro i colpi diretti; l'alta carica statica nell'aria circostante può danneggiare l'elettronica degli aerei anche senza colpo. La storm zone è una regione da cui star fuori, e le raccomandazioni moderne la trattano come tale.
Sulla mappa
Aprite la mappa e guardate i vulcani le cui colonne eruttive raggiungono regolarmente la stratosfera — Sakurajima, Klyuchevskoy, l'Etna nei momenti più attivi, l'arco aleutino. Ognuno di essi è un laboratorio di fulmini vulcanici. Il fenomeno è, in qualche modo, il modo in cui il vulcano annuncia se stesso ai sensori atmosferici del pianeta alla velocità della luce.