Prove in-situ dell’aggregazione della cenere vulcanica durante la ricaduta da osservazioni combinate a terra e con UAS

Perché la caduta della cenere ci riguarda

Quando un vulcano erutta, la sua cenere non si limita a vagare come fumo e depositarsi silenziosamente. Il modo in cui quei minuscoli granelli si aggregano nell’aria determina dove la cenere ricade, quanto si accumula e chi o cosa si trova nel suo percorso. Questo studio sul vulcano Sakurajima in Giappone mostra, per la prima volta usando insieme droni e strumenti a terra, come i granelli di cenere si raccolgano rapidamente in agglomerati più grandi anche durante eruzioni relativamente deboli e di routine, ridefinendo la nostra comprensione del rischio vulcanico e della qualità dell’aria.

Un vulcano che erutta quasi ogni giorno

Il Sakurajima è un vulcano costantemente irrequieto che spesso emette colate di cenere basse, che si innalzano meno di due chilometri sul livello del mare. Poiché questi eventi sono modesti rispetto alle grandi eruzioni spettacolari, vengono spesso considerati di routine. Eppure immettono cenere fine e grossolana nel cielo sopra le comunità vicine quasi quotidianamente. I ricercatori si sono concentrati su quattro di questi eventi distribuiti su diversi giorni, che andavano da ventilazione di cenere gentile a lievi esplosioni, per osservare come la cenere si comportasse nel tragitto dal cratere, attraverso la colonna, fino al suolo.

Osservare la caduta della cenere dal cielo al suolo

Per tracciare questo percorso il team ha combinato una rete di strumenti a terra con un sistema di droni personalizzato. Telecamere a chilometri di distanza misuravano l’altezza e il movimento della colonna. Più vicino al vulcano, sensori ottici a terra registravano quanti particelle arrivavano ogni minuto, quanto erano grandi, quanto velocemente cadevano e persino se portavano carica elettrica. Allo stesso tempo, un drone si è posizionato a circa 500 metri sopra il punto di decollo sotto la nube in deriva. Contatori di particelle a bordo misuravano il numero e le dimensioni delle particelle molto fini in sospensione, mentre piastre adesive raccoglievano campioni di cenere in aria. L’allineamento dei tempi di campionamento e i modelli al computer delle traiettorie delle particelle hanno permesso agli scienziati di confrontare ciò che il drone osservava in quota con ciò che infine raggiungeva la superficie.

Come i granelli di cenere si attaccano tra loro

I campioni e le misure hanno rivelato che i granelli di cenere non arrivano comunemente solo come singole particelle ma anche come agglomerati. In condizioni da asciutte a leggermente umide, i granelli portavano cariche elettriche che favorivano l’attrazione reciproca, formando ammassi sciolti composti principalmente da cenere fine che riveste o circonda pezzi più grandi. In condizioni di pioggia, l’acqua giocava il ruolo dominante, aggregando la cenere in pellet più compatti e gocce di pioggia contaminate da cenere. In tutti e quattro gli eventi, la percentuale di cenere trovata all’interno di aggregati risultava costantemente inferiore nei campioni presi dal drone rispetto a quelli a terra, indicando che molti agglomerati si formano negli ultimi pochi centinaia di metri di discesa, non solo all’interno della colonna principale.

Percorsi rapidi per la cenere molto fine

I granelli molto piccoli dovrebbero, da soli, derivare lentamente e restare sospesi a lungo. Eppure il contatore di particelle del drone ha rilevato strati netti e di breve durata di particelle fini sotto la nube, e gli strumenti a terra hanno registrato impulsi di arrivo di cenere che non potevano essere spiegati dal semplice deposito. I modelli al computer delle traiettorie hanno confermato che molti piccoli granelli non potevano essere caduti individualmente dalla colonna fino ai siti di campionamento. Piuttosto, è probabile che siano scesi all’interno di dita ricche di cenere che si staccano dalla nube e in agglomerati in crescita che cadono più velocemente delle singole particelle. Mentre gli aggregati si formano e si disgregano, alcune particelle fini restano libere ma raggiungono comunque il suolo in modo più efficiente di quanto suggerirebbero i modelli di sedimentazione individuale.

Cosa significa per chi vive vicino ai vulcani

Per le comunità vicine, questo lavoro mostra che anche le modeste colonne quotidiane possono portare cenere a terra più rapidamente e più vicino al cratere di quanto previsto, perché i granelli si attaccano tra loro durante la caduta. Lo studio chiarisce che sia le forze elettriche sia l’acqua liquida possono aumentare fortemente questa aggregazione, e che gli ultimi pochi centinaia di metri sopra il suolo sono una zona particolarmente attiva dove la cenere si riorganizza rapidamente. Un migliore inserimento di questi processi nelle previsioni di dispersione dovrebbe migliorare le stime di dove la cenere ricadrà, quanto densa potrà diventare l’aria e quanto a lungo le particelle persisteranno, aiutando pianificatori e residenti a gestire meglio gli impatti continui dei vulcani frequentemente attivi.

Citazione: Thivet, S., Simionato, R., Fries, A. et al. In-situ evidence of volcanic ash aggregation during fallout from combined ground- and UAS-based observations. Sci Rep 16, 15083 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-45460-x

Parole chiave: cenere vulcanica, Sakurajima, aggregazione della cenere, misurazioni con droni, ricaduta di tefra