Kolumbo: Viaggio Esclusivo nel Cuore di un Vulcano Sottomarino con gli Occhi degli Esperti

Ciao a tutti! Oggi voglio portarvi con me in un’avventura scientifica affascinante, un’immersione (quasi letterale!) nelle profondità del Mar Egeo per esplorare un gigante addormentato, ma non troppo: il Campo Vulcanico di Kolumbo (KVF), in Grecia. Immaginate un vulcano attivo, nascosto sotto le onde, che nel 1650 CE ha dato spettacolo con un’eruzione di tutto rispetto (parliamo di un VEI 5, mica bruscolini!). Ecco, la sfida è capire cosa potrebbe combinare in futuro e come prepararci al meglio. E come si fa quando i dati storici e geologici sono scarsi, come una biblioteca con troppi scaffali vuoti?

Beh, è qui che entra in gioco qualcosa di davvero ingegnoso: l’elicitazione esperta strutturata (SEJ). Sembra un parolone, vero? In pratica, abbiamo riunito un dream team di 15 specialisti da cinque paesi diversi – vulcanologi, petrologi, esperti di tsunami, geofisici, modellisti – e, attraverso un processo meticoloso chiamato “Modello Classico”, abbiamo “estratto” le loro conoscenze e quantificato le loro incertezze su ben 64 quesiti chiave. Pensatela come un brainstorming super organizzato e potenziato dalla statistica!

Ma perché proprio Kolumbo? E cos’è questo “Modello Classico”?

Il KVF non è un vulcano solitario, ma un complesso di almeno 26 vulcani sottomarini, per lo più monogenetici. Il protagonista, il Vulcano Centrale di Kolumbo, è quello che ha eruttato nel 1650 CE. Il problema, come accennavo, è che due terzi dei vulcani attivi nel mondo non hanno una storia eruttiva documentata, e Kolumbo rientra in parte in questa categoria. I documenti storici e geologici spesso hanno buchi, eruzioni mancanti o descritte in modo insufficiente. Come si fa allora a fare previsioni affidabili?

Qui l’SEJ diventa il nostro asso nella manica. Invece di affidarci solo ai pochi dati diretti, integriamo informazioni da vulcani analoghi, dalla geofisica, geochimica, petrologia e da modelli numerici. L’SEJ ci permette di quantificare le incertezze, dando ai responsabili delle decisioni un’idea chiara di quanto siano affidabili le valutazioni. È un po’ come mettere insieme i pezzi di un puzzle complesso, dove ogni esperto porta la sua tessera di conoscenza.

Il “Modello Classico”, sviluppato da Roger Cooke, è il cuore pulsante di questo processo. Non si tratta solo di chiedere un parere, ma di “pesare” il giudizio di ogni esperto in base alla sua capacità di valutare accuratamente delle quantità note (i cosiddetti “Seed Items” o quesiti di calibrazione) e all’informatività delle sue risposte. In pratica, gli esperti vengono “calibrati” su domande di cui conosciamo la risposta (ma loro no, ovviamente!), e questo ci dà una misura della loro abilità nel quantificare l’incertezza. Questi “pesi” vengono poi usati per aggregare i loro giudizi sui “Target Items”, ovvero le domande vere e proprie sul vulcano Kolumbo. E per fare tutto questo, abbiamo usato uno strumento Python fichissimo e di recente sviluppo: ELICIPY.

Questo studio ha acquisito un’importanza ancora maggiore a causa delle recenti (aprile 2025) deformazioni e dell’attività sismica a Santorini e nelle vicinanze del Vulcano Centrale di Kolumbo. Insomma, il gigante si sta muovendo!

I Workshop e i Risultati Chiave: Cosa Abbiamo Chiesto e Scoperto?

Ci siamo riuniti in due workshop intensivi: il primo a Santorini (maggio 2023) e il secondo all’INGV di Pisa (ottobre 2023). Cinque giorni di presentazioni, discussioni plenarie e compilazione di questionari, sia cartacei che online. È stato fondamentale avere con noi anche un rappresentante della Protezione Civile greca, per assicurare che le nostre scoperte fossero direttamente utili a chi deve prendere decisioni operative.

Le domande (i “Target Items”) erano organizzate secondo un nuovo modello ad albero degli eventi per il KVF e miravano a due obiettivi principali:

• Ricostruire l’eruzione del 1650 CE.
• Fornire caratterizzazioni statistiche per una potenziale eruzione nel prossimo futuro.

Abbiamo ottenuto probabilità per vari scenari eruttivi, parametri eruttivi incerti di eventi passati e futuri, e le prime stime probabilistiche sui pericoli legati a gas tossici e tsunami. Pensate che il primo giro di elicitazione ha fornito input preliminari per la modellazione numerica, e i risultati di questi modelli hanno poi alimentato la discussione e un secondo giro di elicitazione. Un vero e proprio processo iterativo!

Ad esempio, una delle domande riguardava il volume di roccia densa equivalente (DRE) eruttato nel 1650. Le risposte degli esperti, sia pesate con il Modello Classico (CM) sia con pesi uguali (EW), ci hanno dato un’incertezza di circa un fattore 5, con volumi mediani di DRE intorno ai 2 km³ (EW) e 2.5 km³ (CM). Considerando che le stime per le zone prossimali e mediali si aggirano sugli 0.8-0.9 km³ DRE, questo suggerisce che il volume distale potrebbe essere stato considerevole. Per i modelli di pericolosità, abbiamo preferito il risultato EW: un volume mediano di 2.0 km³ con un intervallo di incertezza del 90% tra 0.7 e 4.8 km³.

E il Futuro? Cosa Potrebbe Accadere?

Questa è la domanda da un milione di dollari, no? Ecco alcune delle scoperte più intriganti:

• Dove avverrà la prossima eruzione? Gli esperti ritengono più probabile (probabilità mediana ≈70%) che provenga dal Vulcano Centrale di Kolumbo. Ma c’è una possibilità non trascurabile (≈30%) che possa avvenire da un’altra bocca nel KVF.
• Quanto sarà grande? C’è molta incertezza, ma la tendenza è verso un’eruzione più piccola di quella del 1650, sebbene ci sia una minoranza convinta che possa essere di dimensioni comparabili. Le immagini sismiche mostrano coni più antichi sotto quello del 1650, di dimensioni simili, il che potrebbe aver influenzato i giudizi.
• Quando? E se fosse nei prossimi 30 anni? Qui le cose si fanno serie. La probabilità mediana EW di un’eruzione nei prossimi 30 anni è circa dello 0.68%, ma con un intervallo di incertezza enorme: dallo 0.05% al 18.3%! Il tempo di ritorno stimato per un’eruzione varia da 6.7 anni a 20.000 anni (EW). Questi dati, uniti all’attuale unrest, ci dicono che la possibilità di un’eruzione nei prossimi 30 anni è una preoccupazione reale.
• Se erutta nei prossimi 30 anni, sarà grande come quella del 1650? Gli esperti ritengono molto più probabile (oltre il 70% di probabilità mediana EW) che un’eruzione nel prossimo futuro sia di un ordine di grandezza inferiore a quella del 1650. Tuttavia, c’è una probabilità molto piccola ma non nulla (mediana EW circa 0.6%) che possa essere 10 volte maggiore.

Tsunami, Flussi Piroclastici e Gas Tossici: I Pericoli Nascosti

Kolumbo è un vulcano sottomarino, quindi i rischi sono particolari.

• Tsunami: Ricordate l’eruzione del 1650? Provocò uno tsunami alto più di 10 metri su Santorini! Gli esperti confermano che uno tsunami potrebbe essere una minaccia significativa. Per un’eruzione nei prossimi 30 anni, la probabilità mediana di un’onda superiore a 10 metri sulla costa NE di Santorini è del 12.5% (EW) e del 7.4% (CM). Anche un’onda di 1 metro può essere devastante.
• Flussi Piroclastici Densificati (PDC): Sono quelle nubi ardenti e velocissime. La probabilità che un PDC superi i 7 km (distanza per raggiungere Santorini) è di circa il 5% (mediana sia EW che CM). Per un PDC catastrofico che superi i 15 km, la probabilità è circa dell’1%. Non bassissima, se ci pensate.
• Correnti di Densità Gassosa: Nel 1650 ci fu una nube di gas tossici, soprattutto H₂S. Gli esperti hanno faticato a dare un parere unanime sulla probabilità che si ripeta (Q16a), segno di una grossa lacuna di conoscenza. Tuttavia, se si formasse, la probabilità che raggiunga Santorini (oltre 7 km) è del 30% (mediana EW).

Il “Conformity Score”: Una Nuova Metrica per Capire il Consenso (o Dissenso)

Una delle novità più interessanti di questo studio è l’introduzione del “Conformity Score”. È una metrica che abbiamo sviluppato per misurare oggettivamente il grado di accordo o disaccordo tra gli esperti su ciascuna domanda. Immaginate di avere un termometro che misura quanto sono “allineate” le opinioni. Un punteggio basso può indicare una “lacuna di conoscenza” o semplicemente visioni scientifiche molto divergenti che meritano ulteriore approfondimento. Abbiamo usato due formulazioni, una basata sull’Alpha di Krippendorff e una nuova sviluppata con ELICIPY, e i risultati sono simili.

Ad esempio, per le domande sulla ricostruzione dell’eruzione del 1650 (Q1-Q4), abbiamo visto che il gruppo di esperti “pesati” dal Modello Classico mostrava una conformità generalmente maggiore rispetto all’intero gruppo. Questo ci dice che gli esperti le cui valutazioni di incertezza si sono dimostrate più “calibrate” tendono anche ad avere visioni più omogenee tra loro.

Cosa ci portiamo a casa da questa esperienza?

Questo studio sull’elicitazione esperta per Kolumbo è stato un viaggio incredibile. Ha dimostrato come, anche in assenza di dati storici abbondanti, sia possibile ottenere stime scientificamente fondate e probabilistiche per la valutazione del rischio vulcanico. Abbiamo fornito input cruciali per i modelli di pericolosità da tefra, dispersione di gas e inondazione da tsunami.

L’approccio SEJ, supportato da strumenti come ELICIPY, rende questo metodo più accessibile ed efficiente. E i “Conformity Scores” aggiungono un ulteriore livello di analisi, aiutandoci a capire dove la comunità scientifica è coesa e dove invece c’è bisogno di più ricerca.

Il caso di Kolumbo, con la sua storia limitata ma il suo potenziale impatto, è emblematico per molti altri vulcani nel mondo. Spero che questo racconto vi abbia appassionato e fatto capire come la scienza, anche quando si confronta con l’ignoto, riesca a trovare strade innovative per proteggerci. Kolumbo continua a borbottare là sotto, e noi continuiamo ad ascoltarlo, armati di dati, modelli e, soprattutto, della preziosa conoscenza dei nostri esperti.

Fonte: Springer