Un modello di interazione sismica guidato dalla deformazione per la sismicità ai Campi Flegrei

Perché questo vulcano irrequieto è importante

I Campi Flegrei, un’ampia caldera vulcanica a ovest di Napoli, si trovano sotto una delle aree più densamente popolate d’Europa. Da più di un secolo il terreno lì si è sollevato e abbassato lentamente, a volte per oltre un metro, e dal 2005 sia il sollevamento sia il numero di piccoli terremoti sono in accelerazione. La domanda naturale è: è questo un segnale d’allerta per una prossima eruzione, o il respiro rumoroso di un sistema vulcanico di lunga durata? Questo studio affronta la questione costruendo un modello basato sulla fisica che collega la deformazione del suolo e le interazioni tra terremoti, con l’obiettivo di migliorare la valutazione del rischio sismico a breve termine per l’area.

Il terreno irrequieto dei Campi Flegrei

I registri storici e le misure moderne mostrano che la caldera dei Campi Flegrei ha attraversato ripetuti cicli di sollevamento e subsidenza almeno dal 1905. Episodi di sollevamento significativi si sono verificati nei primi anni ’50, intorno al 1970, nei primi anni ’80 e di nuovo a partire dal 2005. I terremoti tendono ad aggregarsi durante queste fasi di sollevamento, ma non in modo semplice e proporzionale: il numero di scosse aumenta più rapidamente del tasso di sollevamento e un’attività sismica significativa spesso inizia solo quando il livello del suolo supera il precedente massimo. Questo comportamento somiglia a un fenomeno noto in meccanica delle rocce come effetto Kaiser, in cui un materiale sottoposto a stress resta silente finché non viene superato un massimo di stress precedente. Tuttavia, le osservazioni ai Campi Flegrei sono più graduali rispetto a una rigorosa soglia “acceso–spento”, suggerendo che sono in gioco processi fisici più sfumati.

Come le faglie che scivolano ricordano lo stress passato

Per catturare il comportamento a lungo termine, gli autori usano un quadro teorico chiamato attrito rate‑and‑state, che descrive come le faglie scivolino a seconda sia dello stress attuale sia della loro storia di carico. Nel loro modello semplificato, lo stress che agisce sulle faglie poco profonde è assunto proporzionale al sollevamento verticale misurato in una stazione GPS all’interno della caldera. Questo approccio incorpora naturalmente la memoria: il modello tiene traccia di tutto il sollevamento dal 1905, così gli episodi di inflazione passati influenzano quanto facilmente le faglie iniziano a scivolare oggi. Con parametri appropriati, il modello rate‑and‑state riproduce la tendenza complessiva su scala secolare, inclusa l’insorgenza ritardata della sismicità fino a quando il sollevamento non supera i picchi precedenti. Imita i tempi implicati dall’effetto Kaiser, ma genera un aumento più morbido e accelerante dei tassi di terremoti che si adatta meglio alle osservazioni.

Quando i terremoti innescano altri terremoti

Su scale temporali più brevi, da ore a giorni, il record sismico appare molto diverso. Piuttosto che scosse isolate seguite da sequenze di aftershock ordinate, i Campi Flegrei spesso producono densi sciami di eventi. A prima vista questi sciami sembrano privi di chiare scosse principali, ma gli autori mostrano che molti contengono catene di aftershock nascoste. Sovrapponendo l’attività attorno agli eventi più grandi, trovano che i tassi di terremoto aumentano immediatamente dopo queste scosse e poi decadono nel tempo in modo caratteristico degli aftershock. Il numero di eventi innescati cresce inoltre rapidamente con la magnitudo della scossa principale. Questo schema rivela che le interazioni terremoto‑terremoto sono un ingrediente chiave del comportamento a sciame, anche se i cluster sono modulati da fluidi e altri processi vulcanici.

Una visione ibrida dello stress e del clustering

Poiché la sola deformazione non può spiegare l’intenso clustering a breve termine, lo studio combina due approcci di modellazione. Il modello rate‑and‑state fornisce un tasso di terremoti “di fondo” variabile nel tempo guidato dal sollevamento, mentre un modello statistico di tipo epidemico per aftershock è sovrapposto per rappresentare come ogni evento possa innescarne altri. Questo modello ibrido ha sette parametri, calibrati usando migliaia di piccoli terremoti registrati dal 2005. Ha successo dove alternative più semplici falliscono: riproduce sia l’aumento a lungo termine della sismicità sia i cluster a scoppio tipici degli sciami, e riproduce i tempi e l’intensità degli episodi di sollevamento passati quando viene eseguito retrospettivamente fino alla metà del secolo scorso. Notevolmente, fornisce anche stime realistiche di quanto a lungo le faglie “ricordano” lo stress precedente.

Cosa può dirci il modello sul rischio

Per verificarne il valore pratico, il team ha usato il modello ibrido in modo pseudo‑prospettico: a partire dal 2020, ha ripetutamente chiesto come sarebbero state la settimana o il mese successivi in termini di numero e magnitudo massima dei terremoti, usando solo le informazioni che sarebbero state disponibili a ogni passo. Migliaia di scenari simulati per ogni finestra di previsione hanno prodotto intervalli di probabilità che per lo più hanno ricomreso le osservazioni successive, inclusa una scossa di magnitudo 4.6 a metà 2025. Per i residenti e le autorità intorno ai Campi Flegrei, questo non fornisce una previsione precisa di un singolo terremoto o di un’eruzione. Offre però un modo più affidabile e informato dalla fisica per stimare quanto intensa e frequente è probabile che sia l’attività sismica nelle settimane‑mesi a venire, migliorando le basi per le valutazioni del pericolo a breve termine in questa regione vulcanicamente sensibile.

Citazione: Hainzl, S., Dahm, T. & Tramelli, A. A deformation-driven earthquake interaction model for seismicity at Campi Flegrei. Commun Earth Environ 7, 244 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03296-3

Parole chiave: Campi Flegrei, terremoti vulcanici, sollevamento del suolo, previsione sismica, sciami sismici