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Monitoraggio dei vulcani a lungo termine

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Uno studio sul campo

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Il monitoraggio dell'attività del vulcano è una questione importante per la mitigazione dei pericoli naturali. Recentemente, la maggior parte dei problemi fatali si sono verificati su vulcani con bassa energia e moderata attività, rendendoli luoghi turistici attraenti (ad esempio, l'eruzione del Monte Ontake 2014 in Giappone). Per questi tipi di vulcani, il monitoraggio comporta misurazioni multifisiche su reti dense. Le reti distribuite di sensori devono essere facilmente adattate allo stato evolutivo del vulcano e alla comparsa di nuove aree attive come le fumarole o l'elevato flusso di calore nel suolo.

Il team di Geosciences Rennes, un'unità di ricerca congiunta mista tra l'Università di Rennes e il CNRS (UMR-6118), ha condotto esperimenti di monitoraggio sul vulcano La Grande Soufrière negli ultimi 15 anni. La Grande Soufrière si trova in Guadalupa, una regione francese d'oltremare situata nel sud dei Caraibi

In risposta alla ripresa dell'attività del vulcano dal 2014, il laboratorio Géosciences ha deciso di aumentare la propria capacità di monitoraggio sulla sommità della cupola lavica dispiegando una rete di sensori (ad esempio, Pt100 in fumarole, geofoni sismici 1D e 3D, termocoppie nel terreno, sensore di pressione e Pt100 nel lago acido bollente). La precedente esperienza positiva del team con la e.series della Gantner Instruments (e.reader, e.pac, e.bloxx) ha portato il team a mantenere la Q.series per sviluppare la nuova rete di acquisizione

La figura 1 è un sinottico della rete di base in funzione dal 2015: una Q.station 101 insieme a più moduli Q.bloxx A108 e A107 distribuiti su tre bus RS485. Le turbine eoliche e le unità fotovoltaiche forniscono energia elettrica alla rete. Un collegamento Wi-Fi a lungo raggio viene utilizzato per trasmettere i dati all'osservatorio del vulcano situato a 10 km di distanza. Un'antenna GPS è utilizzata per sincronizzare la Q.station, il che è particolarmente cruciale perché è necessaria una sincronizzazione temporale precisa per correlare i dati sismici acquisiti con i geofoni collegati ai moduli A108. Grazie alla loro versatilità, i moduli A107 sono utilizzati nelle aree più attive dove le misure multifisiche vengono eseguite con sensori resistivi, di tensione o di corrente. La flessibilità dei moduli A107 permette a IPGP di testare i loro prototipi di sensori nella campagna di misura

Le condizioni ambientali in cima al vulcano sono molto dure. Le principali difficoltà sono le forti piogge tropicali (8.000 mm all'anno), i forti venti, le tempeste di fulmini e i gas acidi emessi dalle fumarole. Nonostante queste dure condizioni, i sistemi della Gantner Instruments rimangono operativi quasi sempre. I sistemi sono protetti con la tecnica della "doppia scatola". La prima scatola all'esterno è usata per proteggere dalle forti piogge e dal vento. Le condizioni all'interno di questo contenitore corrispondono approssimativamente al grado di protezione IP62, ad eccezione dei gas acidi presenti. All'interno della prima scatola viene poi posizionata una custodia Pelican, che contiene il sistema DAQ e protegge dall'umidità e dai gas acidi

Il laboratorio Géosciences sta attualmente migliorando la sua rete di acquisizione installando diverse stazioni Q.station in diverse località intorno al vulcano. Questa soluzione riduce la lunghezza delle linee RS-485 che appaiono sensibili ai fulmini e la sincronizzazione temporale GPS fornisce una base temporale comune per tutti i dati di misura.

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