GNGTS - 27° Convegno Nazionale Trieste 6-8 ottobre 2008 Analisi degli intertempi applicata a vulcani con attività stromboliana E. De Lauro 1, S. De Martino.

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1 GNGTS - 27° Convegno Nazionale Trieste 6-8 ottobre 2008 Analisi degli intertempi applicata a vulcani con attività stromboliana E. De Lauro 1, S. De Martino 1, M. Falanga 2, M. Palo 1, J. Ibanez 3, M. Mora 4 1 Dip. Matematica e Informatica, Università di Salerno 2 Dip. Fisica E.R. Caianiello, Università di Salerno 3 Istituto Andaluz de Geofisica, Universidad de Granada 4 Escuela de Geología, Universidad de Costa Rica

2 Analisi statistica dei tempi di attesa tra eventi esplosivi successivi Stromboli Erebus (Antartide) Arenal (Costa Rica) Si riportano tre casi: I casi analizzati presentano attività prevalente di tipo stromboliano. Nei periodi analizzati lattività vulcanica è non parossistica.

3 Stromboli 1.Frequenza degli eventi esplosivi: 10-20 eventi per ora 2.Tremore vulcanico persistente

4 Eventi discriminati sulla base dei corrispondenti segnali sismici introducendo una soglia in ampiezza

5 Intertempi - Stromboli Valore medio degli intertempi: 2.8-4 minuti Processo di Poisson

6 Erebus 1.Frequenza delle esplosioni: pochi eventi al giorno 2.Non si registra tremore vulcanico persistente 3.Quasi tutta lattività esplosiva è localizzata al lago di lava

7 Intertempi - Erebus Valore medio degli intertempi: 5.5 ore

8 Lesistenza di un processo di Poisson (definito da λ) che regola i tempi di accadimento delle esplosioni di tipo stromboliano può essere considerata una peculiarità di questo tipo di eventi. Nei casi considerati, la fase conclusiva delle esplosioni è prodotta dallo scoppio delle grandi bolle di gas visibili in superficie. Un modello per la formazioni di questi aggregati consente di connettere la scala dei tempi con quella delle lunghezze e stimare la dimensioni delle grandi bolle. Tempo caratteristico proc. Poissonlunghezza caratteristica

9 Modello di Chandrasekar – Landau per la coalescenza Diffusione particelle gassose Coalescenza a coppie Condizione: esistenza di degassamento

10 F(L) per Stromboli e Erebus. I picchi indicano le lunghezza macroscopiche caratteristiche (dimensione aggregati)

11 Arenal - Frequenza delle esplosioni: dellordine di un evento per ora. - Esiste tremore vulcanico armonico quasi continuo - Alcune esplosioni sono accompagnate da tremore armonico

12 Intertempi - Arenal Tempi eventi definiti da catalogo -Variabilità degli intertempi - Cluster

13 Arenal (II) Intertempi delle esplosioni senza tremore Intertempi delle esplosioni accompagnate da tremore Entrambe le classi di eventi si addensano agli stessi tempi

14 Arenal – Intertempi (III) Distribuzione degli intertempi ~ 1 h

15 Arenal – Cv e AMI Andamento del coefficiente di variabilità in funzione di una soglia superiore della serie degli intertempi Andamento della Mutua Informazione Media (AMI)

16 Arenal – Densità di eventi Densità degli eventi in funzione del tempo 30-60 ore - Funzione fortemente oscillante - clusterizzazione - Larghezza dei picchi indica lunghezza cluster (qualche giorno) - Valore dei picchi sempre circa 1 (come valore medio del processo di Poisson) - Possibile esistenza di cluster più piccoli

17 Arenal – Densità di eventi Densità eventi esplosivi 120-160 ore Estremo superiore lunghezza cluster 5-25 ore Possibili cluster più piccoli

18 Prospettive Analisi degli intertempi con soglia in ampiezza Cv in funzione della soglia Analisi multifrattale Data-set più lungo

19 Conclusioni I processi stocastici con le caratteristiche di un processo di Poisson ben descrivono la ripetitività dei fenomeni esplosivi stromboliani Il processo di Poisson e il modello di coalescenza riproducono fenomenologicamente levoluzione su scala macroscopica di un sistema vulcanico durante lattività stromboliana Meccanismi esplosivi più complessi (Arenal) possono coinvolgere processi fisici che avvengono su scale di tempo (spazio) molteplici (convezione?)

20 Bibliografia M. Bottiglieri, S. De Martino, M. Falanga, C. Godano and M. Palo: Statistics of inter-time of Strombolian explosion-quakes, Europhys. Lett., 72 (3), pp. 493-498 (2005) DOI: 10.1209/epl/i2005-10258-0. Research highlights Nature Physics 1, 134, (01 Dec 2005), doi:10.1038/nphys185. E. De Lauro, S. De Martino, M. Falanga, M. Palo: Strombolian explosions at Erebus volcano: analysis and simple modelling, submitted to Journal of Geophysical Research, 2008.