Campi Flegrei, l’IA rivela nuove dinamiche della sismicità e del magma
Un’innovativa analisi della sismicità indagata con l’ausilio del machine learning ne evidenzia le potenzialità per la comprensione e la gestione dei rischi naturali
Roma, 28 febbraio 2025 – È stato appena pubblicato sulla rivista scientifica Communications Earth and Environments di Nature, lo studio “Causal processes of shallow and deep seismicity at Campi Flegrei caldera”, condotto da un team di ricercatori dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV). I risultati rappresentano la prima applicazione di tecniche di machine learning (ML) all’analisi della sismicità del sistema vulcanico situato a Nord-ovest della città di Napoli.
La sismologia negli ultimi decenni ha cominciato a impiegare algoritmi di intelligenza artificiale, in particolare le cosiddette reti neurali, che simulano i neuroni del nostro cervello. Se adeguatamente addestrate, esse permettono di facilitare alcuni compiti del sismologo come il riconoscimento delle onde sismiche.
“Durante un terremoto, l’energia viene rilasciata attraverso le onde sismiche P e S (rispettivamente le prime e le seconde ad arrivare alla stazione sismica). Stimare il loro tempo di arrivo è fondamentale per capire la distanza della stazione dal terremoto e calcolarne l’ipocentro”, spiega Rossella Fonzetti, ricercatrice dell’INGV.
“Poiché molto spesso il segnale registrato dai sismografi è disturbato, anche un sismologo esperto può avere difficoltà nel loro riconoscimento – prosegue la ricercatrice – Per questo motivo abbiamo deciso di utilizzare questi nuovi algoritmi di intelligenza artificiale per estrarre rapidamente i tempi di arrivo delle onde P e S generate dai terremoti avvenuti tra il mese di gennaio del 2023 e il mese di giugno del 2024, periodo in cui la caldera ha vissuto due episodi di incremento della sismicità”.
Lo studio, realizzato grazie ai dati rapidamente disponibili sulla piattaforma European Integrated Data Archive – EIDA, (l’infrastruttura che fornisce un accesso rapido ai segnali sismici acquisiti dalle principali agenzie Europee), si configura come un passo ulteriore verso lo sviluppo di uno strumento di monitoraggio integrato dell’evoluzione sismica e vulcanica dei Campi Flegrei.
“Per comprendere al meglio le cause del recente incremento della sismicità abbiamo rilocalizzato gli eventi sismici utilizzando differenti algoritmi e confrontato le nuove localizzazioni ipocentrali con modelli di velocità precedentemente elaborati”, aggiunge Genny Giacomuzzi, ricercatrice dell’INGV.
Uno dei risultati principali è la significativa correlazione spaziale tra la distribuzione “ad anello” della sismicità più profonda e un’anomalia di velocità, evidenziata da precedenti studi, individuata a 5 km e associata a una zona di accumulo di magma.
Sebbene questo non implichi l’imminenza di un’eruzione vulcanica, tale correlazione suggerisce una relazione causale tra la risalita di magma e l’accumulo di stress nella zona sovrastante e conseguente rilascio sismico, corroborando l’ipotesi che proprio la risalita del magma possa rappresentare la causa dell’unrest (cioè della instabilità) in corso.
L’analisi della sismicità degli ultimi due anni evidenzia, inoltre, l’attivazione di due strutture di faglia localizzate ai bordi orientale e occidentale della caldera. Questo risultato si accorda con le stime fornite da modelli analogici e numerici i quali suggeriscono che faglie preesistenti legate alla formazione della caldera si possono attivare durante successivi episodi di sollevamento e abbassamento del suolo (detti, rispettivamente, inflazione e deflazione).
“L’elevata qualità del dato ottenuto con il machine-learning può essere molto utile anche nelle indagini di tomografia sismica per studiare la struttura di velocità della caldera, aspetto fondamentale per un monitoraggio in tempo reale dell’evoluzione del fenomeno”, prosegue Giacomuzzi.
“Il prossimo passo prevede, infatti, l’utilizzo di questo dataset di alta qualità per effettuare una nuova tomografia 4D della caldera, finalizzata a individuare eventuali zone in cui i recenti cambiamenti nelle velocità sismiche possano indicare ulteriori migrazioni di fluidi magmatici o magma”, conclude Claudio Chiarabba, Direttore del Dipartimento Terremoti dell’INGV.
