Per previsione si intende una valutazione relativamente precisa dell’eruzione vulcanica presumibilmente imminente. Comprende il momento dell’eruzione, il probabile tipo di eruzione e le conseguenze previste. Solo quando una previsione viene formulata con la massima accuratezza e affidabilità e trova sufficiente conferma negli eventi vulcanici si può raggiungere la necessaria credibilità. Solo allora è possibile adottare misure preventive. Se invece le eruzioni vengono previste soltanto con probabilità media, le catastrofi non possono essere evitate. Da un lato le persone tendono ad accettare un rischio incerto piuttosto che un’evacuazione. Dall’altro, allerte ed evacuazioni per eventi che poi non si verificano possono avere l’effetto paralizzante di far sì che nessuno ascolti l’allerta successiva (Schmincke, 2000).

Per poter formulare previsioni sulle eruzioni, i vulcanologi necessitano sia di informazioni di base sui meccanismi vulcanici, sia di informazioni storiche sul comportamento passato del vulcano considerato.

La Conoscere la storia di un vulcano è essenziale per stimare la probabilità a lungo termine di determinati tipi di eruzione ed eventi vulcanici. I vulcani possiedono infatti spesso una buona stratigrafia e cronologia degli eventi (pre)storici. Questa stratigrafia o cronologia può essere ricostruita suddividendo i depositi stratigraficamente, studiando la struttura e l’evoluzione del vulcano e determinando sia l’età dei depositi sia la composizione chimica e mineralogica dei prodotti eruttivi, come lave e tufi. La ricostruzione comprende anche la documentazione accurata di parametri vulcanologici quali volumi, granulometria, caratteristiche delle particelle o meccanismi eruttivi. Ancora oggi il comportamento eruttivo passato di un vulcano consente importanti deduzioni, perché in futuro ci si può attendere un comportamento simile (Schmincke, 2000). Inoltre è di grande importanza il monitoraggio, cioè la sorveglianza continua del vulcano, perché le variazioni di diversi parametri possono fornire indicazioni su un’eruzione imminente.

In generale gli scienziati osservano le seguenti quattro principali variazioni in un vulcano, prodotte dalla risalita del magma prima di un’eruzione:

1.  Terremoti vulcanici
2. Espansione delle camere magmatiche
3. Aumento del degassamento e variazione della composizione dei gas
4.  Riscaldamento

Di seguito vengono analizzati singolarmente i quattro fattori principali elencati sopra. Va tuttavia considerato che i diversi metodi di osservazione diventano sufficientemente significativi solo se valutati nel loro insieme, così da poter formulare previsioni eruttive rilevanti. Inoltre va chiarito che, nonostante i quattro tipi di osservazione, non è ancora possibile una previsione scientificamente precisa. A ciò si aggiunge che le conoscenze sui meccanismi eruttivi sono ancora troppo vaghe, soprattutto per i vulcani che eruttano raramente. Per questo motivo, con i metodi descritti di seguito i vulcanologi possono fornire indicazioni su un'eruzione vulcanica imminente, ma non prevedere con precisione il momento in cui inizierà l'eruzione (Szeglat, 2016). I metodi attualmente più precisi, che in singoli casi consentono previsioni con un'approssimazione di pochi giorni, sono l'analisi dei terremoti vulcanici e delle deformazioni (rigonfiamenti) della crosta terrestre sopra un serbatoio magmatico. Nonostante ciò, permane un certo grado di imprevedibilità. Oltre alla previsione delle eruzioni pericolose, è quindi necessario elaborare misure di protezione nonché piani di rischio e di intervento. È inoltre opportuno informare la popolazione interessata e predisporre norme specifiche per i casi di emergenza (Olzem, 2016).

Per tremore vulcanico si intendono i terremoti che si verificano sotto o all'interno del vulcano, nonché nelle sue vicinanze – generalmente entro un raggio di circa 10 km – oppure che sono generati da processi vulcanici. Prima delle eruzioni vulcaniche, finora è stata invariabilmente osservata un'intensificazione dell'attività sismica anni, mesi, giorni o ore prima dell'eruzione, nell'area immediatamente circostante il vulcano. Questi terremoti, cioè minime vibrazioni del suolo, sono misurabili mediante sismografi. La sismologia rappresenta quindi il metodo più importante per prevedere le eruzioni vulcaniche. Per questo motivo, nel mondo vengono monitorati circa 200 dei 550 vulcani che hanno eruttato in epoca storica. La precisione oggi raggiungibile, associata a un'elevata densità di stazioni di misura, consente di localizzare gli ipocentri con una precisione fino a 100 m in orizzontale e 130 m in verticale. Sono tuttavia tipiche deviazioni di 500 m in orizzontale e 1.000 m in verticale (Schmincke, 2000).

Un processo eruttivo viene generalmente innescato dalla risalita del magma. Durante questo processo si producono segnali sismici caratteristici. In geologia, le minime vibrazioni del terreno vengono definite segnali sismici. Questi segnali sono causati dalle tensioni che si sviluppano nelle rocce circostanti e dai processi di degassamento del magma mentre risale lungo linee di frattura preesistenti e nuove, fenditure o fessure. Da un lato la roccia si frattura, dall'altro le fessure iniziano a vibrare. La rottura della roccia genera terremoti ad alta frequenza, mentre il movimento delle fratture produce tremore, cioè eventi a bassa frequenza.

Per determinare profondità e ipocentro dei terremoti vulcanici viene installata intorno al vulcano una rete di sismometri estremamente sensibili. L'aumento del numero di terremoti con magnitudo inferiore a 1 è spesso il primo indizio che un vulcano sta diventando attivo. Questo fenomeno viene indicato come tremore. Grazie alle tecnologie moderne, le variazioni dell'attività sismica vengono rilevate in tempo reale, permettendo di simulare e analizzare immediatamente e con precisione strutture e processi al di sotto della superficie terrestre (Olzem, 2016).

Anche le variazioni nella morfologia del suolo, cioè il «rigonfiamento» del vulcano, possono indicare un'eruzione. La lenta risalita del magma all'interno del vulcano, cioè verso la camera magmatica, provoca un «rigonfiamento» del vulcano e nella maggior parte dei casi precede un'eruzione. Durante questo processo la superficie si dilata, cambiano inclinazioni e distanze e si formano fratture. Per questo motivo sono necessarie misure di inclinazione e distanza per quantificare tali deformazioni sulla superficie del vulcano.

Oggi per queste misure si utilizzano soprattutto strumenti Electronic Distance Meter (EDM) o GPS (sistema di misura satellitare). Nel caso dell'EDM, segnali elettromagnetici vengono inviati verso un oggetto, riflessi dall'oggetto e ricevuti nuovamente dallo strumento. Dallo sfasamento del segnale ricevuto si può determinare la distanza e, mediante misure comparative, analizzarne l'evoluzione. Queste misure di tilt e di distanza (le misure di tilt rilevano le variazioni d'inclinazione della superficie di un vulcano; «tilt» in inglese significa «inclinazione») risultano molto efficaci anche su vulcani difficili da monitorare, ad esempio ripidi, ricoperti da materiale sciolto o da ghiacciai (Szeglat, 2016).

I gas eruttivi costituiscono la principale forza motrice dell'attività vulcanica. Le variazioni della quantità, della temperatura e della composizione chimica dei gas eruttivi, sono indispensabili per la previsione delle eruzioni vulcaniche. Le variazioni della composizione chimica di questi gas tendono a essere tanto maggiori quanto più elevata è la loro temperatura e, di conseguenza, quanto più intensa è l'attività vulcanica.

Spesso è stato osservato un aumento delle emissioni di SO₂ qualche tempo prima di un'eruzione vulcanica; tuttavia, queste emissioni possono diminuire drasticamente anche alcuni giorni prima dell'eruzione. Questa osservazione, da sola, deve quindi essere interpretata con cautela (Szeglat, 2016)!

Il rapporto F/Cl potrebbe invece rappresentare un indicatore più affidabile. In presenza di elevate emissioni gassose, la concentrazione di determinati gas può essere rilevata anche mediante telerilevamento, sfruttando il loro spettro di assorbimento nella luce visibile. In questo modo è possibile studiare meglio gli effetti dell'HF (fluoruro di idrogeno), che rappresenta un problema importante. A causa della sua solubilità in acqua e del facile assorbimento su superfici solide (per esempio particelle di cenere o vegetazione), l'HF può infatti costituire un grave problema nelle aree esposte a lungo ai gas vulcanici. Il telerilevamento consente oggi un migliore monitoraggio geochimico di queste zone (Schmincke, 2000).

La monitoraggio geochimico comprende anche l'osservazione delle acque sotterranee e delle sorgenti, poiché l'acqua nel sottosuolo viene spesso contaminata dalle fumarole e dai gas vulcanici che si liberano dal magma e risalgono attraverso il terreno (Olzem, 2016).

Un vulcano si riscalda quando il magma risale lentamente da una camera magmatica o direttamente dal mantello superiore. Questo processo di risalita del magma, che raggiunge temperature di circa 1.200 °C, comporta un locale aumento della temperatura delle rocce incassanti . I cosiddetti riscaldamenti termici derivano dall'accumulo, a bassa profondità, di masse fuse intrusive (Olzem, 2016).

Tali aumenti di temperatura possono essere misurati direttamente al suolo mediante stazioni fisse oppure tramite riprese satellitari all'infrarosso. I riscaldamenti termici si manifestano però spesso anche indirettamente, per esempio attraverso temperature più elevate nelle sorgenti d'acqua ai piedi di un vulcano o attraverso improvvisi scioglimenti della neve. Anche variazioni del flusso di calore o del campo magnetico possono costituire indizi di un riscaldamento (Schmincke, 2000).

Oltre ai quattro fattori principali, esistono altri metodi per rilevare cambiamenti nell'area circostante un vulcano. Anche questi metodi contribuiscono alla previsione delle eruzioni e vengono utilizzati per sostenere e consolidare l'ipotesi di un'imminente attività eruttiva formulata sulla base dei quattro fattori noti. Di seguito vengono presentati due di questi metodi, a titolo di esempio del notevole potenziale che esiste ancora per migliorare gli attuali sistemi di previsione delle eruzioni vulcaniche.

Le anomalie microgravimetriche, cioè le variazioni del campo gravitazionale, costituiscono un ulteriore indizio di possibile attività eruttiva. Sono causate dalle differenze di densità tra il magma e le rocce circostanti, prodotte dall'intrusione di fusi rocciosi caldi nei livelli più superficiali della crosta. Queste anomalie vengono misurate mediante gravimetri ad alta sensibilità installati sui vulcani attivi e i dati vengono trasmessi a distanza a una stazione di ricerca. Durante la risalita del magma possono inoltre essere registrate variazioni locali del campo magnetico dovute agli effetti termici (Olzem, 2016).

In geologia, l'osservazione di parametri ambientali o il monitoraggio satellitare dei rischi geologici, cioè di fenomeni naturali come eruzioni vulcaniche, alluvioni o tsunami, viene definito telerilevamento. In questo ambito rientra anche il monitoraggio satellitare dei vulcani, che permette di osservare variazioni lungo l'intero spettro elettromagnetico. Grazie al telerilevamento è quindi possibile controllare anche vulcani che non possono essere monitorati con metodi convenzionali. Il metodo consente, per esempio, di osservare e analizzare le deformazioni crostali mediante radar ad apertura sintetica. Per gran parte dei vulcani privi di reti di monitoraggio a terra, il telerilevamento satellitare rappresenta quindi l'unica possibilità di acquisire rapidamente e in tempo reale dati sui fenomeni precursori.

Come funziona esattamente il telerilevamento? Un sensore misura la radiazione elettromagnetica emessa dalla superficie di un vulcano oppure dalle nubi di cenere che si innalzano dal cratere. Nella previsione delle eruzioni, il telerilevamento viene utilizzato soprattutto per rilevare l'esistenza stessa di un'eruzione vulcanica. Numerose eruzioni non sarebbero infatti neppure rilevabili senza i progressi tecnici del telerilevamento. Questo metodo serve inoltre a monitorare diversi parametri, tra cui le variazioni termiche, la colonna eruttiva e le deformazioni del suolo (Schmincke, 2000).

Gli argomenti sopra esposti mostrano quanto sia difficile prevedere tempestivamente la prossima eruzione vulcanica a Ischia. Per consentire un preavviso il più precoce possibile, in diversi punti dell'isola sono installate stazioni di misura che registrano continuamente dati sulla temperatura della superficie terrestre, sulla sismicità e sulle deformazioni del suolo. Questi dati vengono trasmessi all'Osservatorio Vesuviano, fondato già nel 1841 e quindi il più antico osservatorio vulcanologico del mondo. Dal 2001 è inoltre sede dell'INGV (Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia), che analizza i dati e dirama gli eventuali livelli di allerta.

Attualmente, tuttavia, non vi è motivo di preoccuparsi. Nella scala di allerta a quattro livelli (verde-giallo-arancione-rosso), l'isola d'Ischia è classificata al livello più basso, quello verde. Lo stesso vale per il Vesuvio. Soltanto i Campi Flegrei si trovano al livello di allerta immediatamente superiore, il giallo, il che significa che l'area è sottoposta a particolare sorveglianza. Informazioni aggiornate sull'attività vulcanica di Ischia e del Golfo di Napoli sono consultabili in qualsiasi momento sul sito dell'INGV (http://www.ov.ingv.it/ov/).