Un progetto di ricerca guidato da Sébastien Valade dell’Università tecnica di Berlino (TU Berlin) e dal Centro di ricerca tedesco per le geoscienze GFZ GeoForschungsZentrum Potsdam, Helmholtz Center ha portato alla creazione della piattaforma MOUNTS (Monitoring Unrest from Space) per il monitoraggio di vulcani. Sfrutta un’Intelligenza Artificiale addestrata per analizzare le immagini satellitari dei vulcani ed effettuare un monitoraggio completo della loro attività. È importante nei molti casi in cui è assente il monitoraggio strumentale.

Tutto parte dalla constatazione che più della metà dei vulcani attivi del mondo non è monitorato strumentalmente, perché installare strumenti di monitoraggio sui vulcani è costoso e difficoltoso a causa dell’ambiente stesso in cui operano. Sono costantemente monitorati vulcani attivi, ma non quelli considerati dormienti o spenti, che tuttavia possono cogliere di sorpresa con grandi e inaspettate eruzioni, come nel caso del vulcano Chaitén in Cile, che nel 2008 esplose dopo 8000 anni di inattività.

L’assenza di una qualsiasi forma di monitoraggio impedisce di dare l’allarme per eruzioni prevedibili. Non accade in tutti i casi, ma spesso le eruzioni sono precedute da segnali precursori, che possono durare da alcune ore a qualche anno. Esempi di segnali sono cambiamenti nel comportamento sismico, deformazione del suolo, emissioni di gas, aumento della temperatura e altro. I satelliti possono aiutare gli scienziati a raccogliere queste informazioni mediante osservazioni continue a lungo termine dallo Spazio.

Sébastien Valade, leader del progetto MOUNTS, spiega che “a parte la sismicità, tutti questi segnali possono essere monitorati dallo Spazio sfruttando varie lunghezze d’onda attraverso lo spettro elettromagnetico. Con il sistema di monitoraggio MOUNTS, sfruttiamo più sensori satellitari per rilevare e quantificare i cambiamenti intorno ai vulcani. Inoltre, abbiamo integrato i dati sismici provenienti dalla rete GEOFON mondiale di GFZ e dallo US Geological Survey degli Stati Uniti”.

Eruzione dell’Etna ripresa dalla Stazione Spaziale Internazionale

I dati così raccolti contengono indicazioni preziose sullo stato dei vulcani. Restava da risolvere il problema di analizzare enormi quantità di informazioni nel più breve tempo possibile. La soluzione è stata usare algoritmi di Intelligenza Artificiale sviluppati principalmente presso l’Università tecnica di Berlino. Qui Andreas Ley ha applicato le cosiddette “reti neurali artificiali” per rilevare automaticamente grandi eventi di deformazione. Dopo avere addestrato l’Intelligenza Artificiale con immagini generate al computer che imitano immagini satellitari reali, il software ha “imparato” a rilevare grandi eventi di deformazione scandagliando i dati satellitari reali.

MOUNTS attualmente monitora 17 vulcani in tutto il mondo, tra cui il Popocatépetl in Messico e l’Etna in Italia, consentendo una comprensione completa di vari processi in diversi ambienti climatici e vulcanici, dalla propagazione del magma sotto alla superficie, fino alla distribuzione di materiale vulcanico durante l’eruzione, nonché i cambiamenti morfologici delle aree interessate e l’emissione di gas nell’atmosfera. I ricercatori intendono ampliare ulteriormente il numero delle informazioni che il software analizza, per monitorare altri potenziali indicatori di attività vulcaniche. Sébastien Valade si dice “profondamente convinto che in un futuro non molto lontano, i sistemi di monitoraggio automatizzato che sfruttano l’Intelligenza Artificiale e i dati provenienti da diverse fonti […] aiuteranno ad avvertire le persone in modo più tempestivo ed efficacie”.

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