Um modelo de interação sísmica dirigido por deformação para a sismicidade em Campi Flegrei

Por que este vulcão inquieto importa

Campi Flegrei, uma vasta cratera vulcânica a oeste de Nápoles, situa‑se sob uma das regiões mais densamente povoadas da Europa. Há mais de um século o solo ali sobe e desce lentamente, por vezes mais de um metro, e desde 2005 tanto a elevação quanto o número de pequenos terremotos vêm acelerando. Naturalmente as pessoas perguntam: isso é um sinal de alerta para uma erupção iminente ou a respiração ruidosa de um sistema vulcânico de longa duração? Este estudo aborda essa questão construindo um modelo baseado em física que vincula deformação do solo e interações entre terremotos, com o objetivo de avaliar melhor o risco sísmico de curto prazo na área.

O solo inquieto de Campi Flegrei

Registros históricos e medições modernas mostram que a caldeira de Campi Flegrei passou por ciclos repetidos de elevação e subsidência pelo menos desde 1905. Episódios relevantes de elevação ocorreram no início dos anos 1950, por volta de 1970, no início dos anos 1980 e novamente a partir de 2005. Os terremotos tendem a se agrupar durante essas fases de elevação, mas não de maneira simples e proporcional: o número de abalos aumenta mais rápido que a taxa de elevação, e a atividade sísmica significativa muitas vezes começa apenas quando o nível do terreno ultrapassa seu pico anterior. Esse comportamento se assemelha a um fenômeno conhecido na mecânica das rochas como efeito Kaiser, no qual um material sob tensão permanece silencioso até que se supere uma tensão máxima anterior. Contudo, as observações em Campi Flegrei são mais graduais do que um limite estrito de “ligado‑desligado”, sugerindo que há física mais sutil envolvida.

Como falhas que escorregam lembram tensões passadas

Para capturar o padrão de longo prazo, os autores utilizam um arcabouço chamado atrito de taxa e estado, que descreve como as falhas deslizam dependendo tanto da tensão atual quanto de sua história de carregamento. No modelo simplificado, a tensão que atua sobre falhas rasas é tomada como proporcional à elevação vertical medida em uma estação GPS dentro da caldeira. Essa abordagem incorpora naturalmente memória: o modelo acompanha toda a elevação desde 1905, de modo que episódios de inflação anteriores influenciam quão facilmente as falhas começam a deslizar hoje. Com parâmetros apropriados, o modelo de taxa e estado reproduz a tendência geral em escala de um século, incluindo o início retardado da sismicidade até que a elevação supere picos anteriores. Ele imita o tempo implicado pelo efeito Kaiser, mas gera um aumento mais suave e acelerado nas taxas de terremotos que corresponde mais de perto às observações.

Quando terremotos desencadeiam mais terremotos

Em escalas de tempo mais curtas, de horas a dias, o registro sísmico apresenta um comportamento bem diferente. Em vez de choques principais isolados seguidos por sequências limpas de réplicas, Campi Flegrei frequentemente produz enxames densos de eventos. À primeira vista esses enxames parecem não ter choques principais claros, mas os autores mostram que muitos contêm cascatas de réplicas ocultas. Ao sobrepor a atividade em torno dos maiores eventos, eles constataram que as taxas de terremotos saltam imediatamente após esses choques e depois decaem com o tempo de forma característica de réplicas. O número de eventos desencadeados também cresce rapidamente com o tamanho do choque principal. Esse padrão revela que as interações entre terremotos são um ingrediente chave do comportamento em enxame, mesmo que os aglomerados sejam modulados por fluidos e outros processos vulcânicos.

Uma visão híbrida de tensão e aglomeração

Porque só a deformação não explica a intensa aglomeração de curto prazo, o estudo combina duas abordagens de modelagem. O modelo de taxa e estado fornece uma taxa “de fundo” de terremotos que varia no tempo e é impulsionada pela elevação, enquanto um modelo estatístico do tipo epidêmico de réplicas é sobreposto para representar como cada evento pode desencadear eventos subsequentes. Esse modelo híbrido tem sete parâmetros, calibrados com milhares de pequenos terremotos registrados desde 2005. Ele tem sucesso onde alternativas mais simples falham: corresponde tanto ao aumento de longo prazo na sismicidade quanto aos aglomerados em rajadas, tipo enxame, e reproduz o tempo e a intensidade de episódios passados de elevação quando simulado retroativamente até meados do século XX. Notavelmente, também fornece estimativas realistas de quanto tempo as falhas “lembram” tensões anteriores.

O que o modelo pode nos dizer sobre risco

Para testar seu valor prático, a equipe usou o modelo híbrido de maneira pseudo‑prospectiva: a partir de 2020, eles repetidamente perguntaram como seria a semana ou o mês seguinte em termos do número e do tamanho máximo de terremotos, usando apenas informações que teriam estado disponíveis em cada etapa. Milhares de cenários simulados para cada janela de previsão produziram faixas de probabilidade que, em grande parte, englobaram as observações posteriores, incluindo um evento de magnitude 4,6 em meados de 2025. Para moradores e autoridades ao redor de Campi Flegrei, isso não fornece uma previsão precisa de qualquer tremor ou erupção isolada. Em vez disso, oferece uma maneira mais confiável e informada pela física de estimar quão intensa e quão forte a atividade sísmica provavelmente será nas próximas semanas a meses, melhorando a base para avaliações de risco de curto prazo nessa sensível região vulcânica.

Citação: 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

Palavras-chave: Campi Flegrei, terremotos vulcânicos, elevação do terreno, previsão sísmica, enjambres de terremotos