L'utilizzo di droni per monitorare i vulcani costituisce un supporto per migliorare la previsione delle eruzioni vulcaniche.
In precedenza, il monitoraggio dei vulcani veniva effettuato con aerei pilotati ma ciò era pericoloso oltre che dispendioso. Lo studio della composizione chimica delle emissioni vulcaniche è un metodo importante per ottenere informazioni sui sistemi vulcanici e fornire indicazioni sui processi magmatici. Tuttavia, esiste un rischio non trascurabile associato al campionamento direttamente presso i crateri vulcanici o al mantenimento di stazioni di monitoraggio geochimico in tali luoghi.
Composizione dei gas vulcanici
Oltre che l'ossigeno che deriva dalla fotosintesi, tutti i gas di natura endogena derivano da eruzioni vulcaniche e incendi boschivi.
I componenti principali dei gas vulcanici sono vapore acqueo, anidride carbonica (CO2), zolfo sotto forma di anidride solforosa (SO2 ) o solfuro di idrogeno (H2S) Possono svilupparsi azoto, argon, elio, neon, metano, monossido di carbonio e idrogeno. Altri composti rilevati nei gas vulcanici sono cloruro di idrogeno, fluoruro di idrogeno, bromuro di idrogeno, esafluoruro di zolfo, solfuro di carbonile e composti organici.
Le composizione dei gas rilasciati sono tra i pochi segnali chimici che forniscono la prova dei processi che si verificano nei sistemi magmatici che si trovano in profondità sotto la superficie e sono quindi altrimenti inaccessibili.
Rapporto CO2/SO2
Il rapporto molare CO2/SO2 è il parametro più comunemente monitorato per analizzare i cambiamenti nella composizione del gas di un sistema vulcanico, che si verificano prima, durante e dopo un'eruzione vulcanica. Il monitoraggio costante di questo parametro potrebbe contribuire ad anticipare le eruzioni in futuro. Un aumento di tale rapporto è interpretato come prova dell'iniezione di magma profondo ricco di CO2 o di fluidi magmatici nella regione di degasaggio. Il rapporto invece diminuisce quando il magma si sposta ulteriormente verso regioni meno profonde portando a un basso rapporto prima dell'inizio dell'eruzione. Questi cambiamenti nei gas vulcanici prima dell'inizio dell'attività vulcanica sono notevoli precursori di eventi vulcanici magmatici e dimostrano il potenziale di un sistema di monitoraggio dei gas in tempo reale per anticipare le eruzioni vulcaniche.
Purtroppo l'ottenimento di una serie temporale continua di composizioni rappresenta una grande sfida. Le apparecchiature di monitoraggio fisse spesso non registrano dati rappresentativi sulla composizione dei gas, principalmente a causa delle mutevoli direzioni del vento. I droni di misurazione possono superare questi problemi e consente di raggiungere fonti di emissione altrimenti difficili o addirittura impossibili da raggiungere
Le nuove prospettive per l'utilizzo di droni per monitorare i vulcani
Già nel 2013 la NASA ha iniziato a sperimentare l'utilizzo di droni per monitorare i vulcani nel settembre 2021 in Alaska.
Tuttavia, in aree remote, dove si trova la maggior parte dei vulcani, il drone deve comunque essere portato a piedi fino al sito di emissione, il che può essere piuttosto complicato a causa del peso elevato dell'attrezzatura. Queste problematiche sono state superate da un team di ricerca con sede a Mainz in Germania.
Infatti è stato testato un minuscolo drone commerciale di peso inferiore a 900 grammi dotato di sensori miniaturizzati e leggeri. Questa combinazione che non pesa più di una bottiglia di acqua minerale potrebbe essere trasportata facilmente sulla scena in uno zaino. Il progetto, che riceve il sostegno finanziario della Terrestrial Magmatic Systems, ora si concentra per ottenere dati in tempo reale sui livelli di anidride solforosa
