Nome_Stazione Localita Lat. Long. RETI parametri_monit

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1 D Monitoraggio geochimico Le attività di sorveglianza geochimica del Vesuvio svolte dall Osservatorio Vesuviano sono consistite nell acquisizione in continuo di dati di flusso di CO 2 dal suolo, della temperatura della fumarola principale e del gradiente di temperatura del suolo, tramite una stazione multiparametrica (FLXOV6) installata in area bordo cratere (settore SW), e nel campionamento delle fumarole di fondo cratere, per il quale è stato attivato un contratto con una figura professionale specifica. Le attività di sorveglianza geochimica del Vesuvio svolte dalla Sezione di Palermo sono consistite in campionamenti periodici delle acque di alcuni pozzi e sorgenti, in gran parte sul fianco sudoccidentale del vulcano e in misure continue della temperatura della falda acquifera e delle fumarole ubicate sul bordo del cratere. Stato della rete La rete geochimica nell'area vesuviana è gestita dall OV e dalla Sezione di Palermo ed è costituita da: una stazione multiparametrica (FLXOV6, Osservatorio Vesuviano) installata in area bordo cratere (settore SW) per la misura in continuo del flusso di CO 2 dal suolo, della temperatura della fumarola principale e del gradiente di temperatura del suolo; tre stazioni (Sezione di PA) con registrazione locale dei dati installate in due pozzi dell'area Vesuviana e sul bordo del cratere del Vesuvio. La stazione operante sul bordo cratere è stata dotata di impianto di trasmissione dati a Gennaio La tabella 24 riassume i parametri geochimici monitorati. Tabella 24. Rete geochimica al Vesuvio Nome_Stazione Localita Lat. Long. RETI parametri_monit FLXOV6 Bordo Cratere OV Flusso di CO2, multiparametrica CRB Bordo Cratere PA Gradiente termico verticale del suolo ( cm), con trasmissione dati via modem satellitare. Sorg. Olivella Pozzo 14 (Sant'Anastasia, NA) (Torre Annunziata, NA) PA PA Temperatura della falda acquifera sotterranea, Temperatura della falda acquifera sotterranea, Attività L attività di sorveglianza geochimica effettuata nell'area Vesuviana sono di seguito riportate: - Campagne periodiche di campionamento dei gas fumarolici emessi dalla fumarola FC2 sita a fondo cratere del Vesuvio, analisi della composizione chimica (H 2 O, CO 2, H 2 S, H 2,, Ar, N 2, CH 4, He) ed isotopica ( 40 Ar/ 36 Ar, δ 15 N N2, δ 13 C CO2 ; δ 8 O CO2, δ 2 H H2O, δ 18 O H2O ). - Installazione di una stazione multiparametrica in area bordo cratere (settore SW), sviluppata presso la sezione Osservatorio Vesuviano di Napoli, per la misura del flusso di CO 2 dal suolo (ogni 2 ore), della temperatura della fumarola principale, del gradiente di temperatura del suolo, della pressione e della temperatura atmosferica (ogni 10 minuti). La stazione è collegata via Wi-fi e trasmette i dati in tempo reale al centro di monitoraggio OV. 167

2 L attività di sorveglianza dell acquifero del Vesuvio è stata condotta su 7 siti (pozzi e sorgenti) ubicati sui fianchi dell edificio vulcanico. Sui campioni di acque è stata effettuata l analisi chimica dell acqua (elementi maggiori) e dei gas disciolti (H 2, O 2, N 2, CO, CH 4, CO 2 ). Al momento del prelievo sono stati misurati i principali parametri chimico fisici: temperatura, ph, potenziale redox. In 1 dei 7 siti sopra indicati, Sorgente Olivella (sito 47), e nel Pozzo 14, viene effettuato il monitoraggio continuo della temperatura dell'acqua (dati disponibili dal 2004), con registrazione e download locale dei dati), allo scopo di valutare eventuali variazioni dell'input termico nella falda meteorico-idrotermale del Vesuvio. Inoltre, sul bordo del cratere, viene misurata la temperatura nel suolo, allo scopo di valutare eventuali modificazioni della distribuzione e dell apporto di vapore nell area craterica. Tale stazione, denominata CRB, è stata dotata di sistema di trasmissione dei dati attivato il 29/01/2015. I dati acquisiti sono stati immagazzinati in appositi database e disponibili, in forma protetta, al personale della Sezione di Palermo e resi pubblici attraverso relazioni e/o pubblicati su riviste specializzate nazionali ed internazionali. Osservazioni Composizione chimica delle fumarole Una dettagliata descrizione del modello geochimico interpretativo del sistema idrotermale del Vesuvio è riportata nel lavoro scientifico Chiodini et al., (2001) e nei precedenti rapporti di sorveglianza in cui sono state segnalate variazioni della composizione delle fumarole interne al cratere. In particolare a partire dal terremoto del 9 ottobre 1999 (Md=3.6) sono stati misurati per 2 anni aumenti nel tempo sia del rapporto He/CO 2 che della p CO2 stimata sulla base di geoindicatori gassosi. Contemporaneamente si è verificata la diminuzione del rapporto H 2 /CO 2 e l incremento del rapporto CO 2 /CH 4 (Fig. 119). Tali variazioni sono state interpretate come un incremento dell input di fluidi magmatici più ossidanti, poveri in CH 4 e ricchi in He nel sistema idrotermale. A partire dall autunno 2002, le composizioni chimiche delle fumarole hanno mostrato un graduale ritorno dei valori verso le condizioni pre Una dettagliata descrizione delle variazioni e delle possibili interpretazioni sono riportate nel lavoro scientifico Caliro et al. (2011). Va comunque segnalato che nei campioni degli ultimi due anni si registra un lieve aumento del rapporto CO 2 /CH 4 ed He/CO 2, rispetto ai valori più bassi raggiunti nel periodo , che potrebbe essere legato ad un aumento nella frazione di fluidi ossidanti (magmatici?). Tuttavia le composizioni dei campioni mostrano una diminuzione dei valori di equilibrio di temperatura e pressione parziale di CO 2 (stime basate sul CO) rispetto ai periodi precedenti, rientrando in un trend pluriennale di diminuzione dell'attività idrotermale all'interno del cratere del Vesuvio (Fig. 120). La composizione isotopica dell ossigeno e dell idrogeno del vapore delle fumarole è stata recentemente oggetto di un approfondito studio per la simulazione contemporanea del processo di mixing tra differenti componenti, effetti dovuti alla condensazione e/o aggiunta di acqua, scambio isotopico dell'ossigeno fra le molecole dell'acqua e della CO 2 (Caliro et al., 2011). Nel quadro interpretativo delineato in questo lavoro i campioni del mostrano una diminuzione della frazione della componente magmatica (Fig. 121). 168

3 Figura 119. Variazioni composizionali della fumarola FC2 nel periodo

4 Figura 120. Cronogramma dei valori d equilibrio della temperatura e pressione parziale di CO2 stimati per il sistema idrotermale del Vesuvio nel periodo

5 Figura 121. Diagramma della composizione isotopica dell ossigeno e dell idrogeno dei vapori emessi dalle fumarole di fondo cratere del Vesuvio. I dati analitici (simboli blu e bianchi) possono essere interpretati considerando l equilibrio isotopico dell ossigeno tra il CO2 e il vapore e gli effetti di condensazione in accordo con il modello proposto in Caliro et al. (2011), al quale si rimanda per maggiori dettagli e approfondimenti. Tale modello prevede un origine del vapore fumarolico dovuta al mixing di tre componenti: acqua magmatica di tipo andesitico, acqua di mare e acque meteoriche locali. Le linee tratteggiate indicano le variazioni composizionali del sistema H2O+CO2 legate a processi di condensazione del vapore per un fluido originato da differenti miscele delle tre componenti, la cui frazione molare di CO2 è indicata su ogni linea. La composizione dei campioni calcolata per il sistema H2O+CO2 (simboli rossi e neri) individua, nel diagramma, la possibile frazione di CO2del fluido originale. Alti valori di questa frazione indicherebbero, quindi, un maggiore contributo di fluidi magmatici nei gas fumarolici. Misure di flusso di CO 2 e temperatura al suolo La stazione multiparametrica, installata in area bordo cratere (settore SW), misura in continuo: flusso di CO 2 dal suolo, gradiente di temperatura nel suolo, temperatura della maggiore emissione fumarolica dell area, pressione atmosferica e temperatura dell aria. I parametri misurati, nel periodo di interesse, non hanno mostrato variazioni significative (Fig. 122). Le lievi variazioni osservate sono da mettersi in relazione a particolari eventi meteorologici (pioggia, vento forte, bassa pressione etc.). 171

6 Figura 122. Serie temporali di alcuni parametri misurati dalla stazione geochimica FLXOV6 installata in area bordo cratere del Vesuvio (settore SW). Monitoraggio della falda I siti di monitoraggio sono localizzati, in gran parte, sul fianco sud-occidentale del vulcano, dove sono state identificate le zone di più intensa risalita di fluidi vulcanici Fig. 123 Due siti si trovano sui fianchi settentrionale ed orientale in prossimità di strutture tettoniche attive. I siti selezionati per la sorveglianza presentano caratteristiche peculiari e sono rappresentativi dell eterogeneità geochimica dell acquifero vesuviano. Si tratta di acque fredde o debolmente termali (9 < T C < 24.5), di salinità compresa tra 600 e mg/l e ph tra 5.9 e 8.0. I dati acquisiti hanno mostrato un progressivo trend di diminuzione della salinità (in gran parte legata alla dissoluzione e idrolisi della CO 2 ) sin dal (Fig. 124), attribuito ad una riduzione del contributo dei fluidi profondi rispetto al flusso idrico superficiale. Tale trend sembra essersi stabilizzato dal 2010, e da allora non si rilevano variazioni significative nella composizione chimica delle acque. Il contenuto di CO 2 disciolta è coerente con la salinità delle acque. La temperatura dell'acqua ha, invece, mostrato valori lievemente più alti nel 2015, rispetto al periodo precedente, ma comunque all'interno dell'intervallo di valori già mostrato in passato. Per quanto concerne il Pozzo 14 la temperatura si è mantenuta costante ed in linea con quanto osservato negli anni precedenti sino a Maggio 2015 (Fig. 125). A partire dal mese di Maggio si osserva un progressivo ma molto modesto aumento (circa 0.2 C) nelle temperature registrate (ultimo aggiornamento relativo al campionamento di Novembre 2015). La maggiore rumorosità di fondo del segnale è dovuta alla sostituzione del datalogger, avvenuta a Gennaio 2015, con un modello più avanzato dotato di una risoluzione più elevata di 1 ordine di grandezza (da 0.3 a 0.03 C). Il monitoraggio continuo delle temperature della falda relative alla sorgente Olivella (Fig. 126) non consente di esprimere particolari valutazioni a causa della mancanza di dati determinata dalla rottura del datalogger precedentemente utilizzato. Per quanto concerne i dati relativi alle fumarole 172

7 ubicate sul bordo del cratere (sito CRB, Fig. 127), tra il 2014 e la fine del 2015 si registra un modesto aumento delle temperature, accompagnato da una diminuzione del gradiente termico verticale. Tali dati indicano un modesto incremento del flusso di vapore che interessa il sito di misura. Figura 123. Localizzazione dei siti di campionamento. Figura 124. a) Variazioni temporali della temperatura nei siti analizzati; b) Andamento temporale dell'alcalinità nel sito 29 e dei sali disciolti (TDS) nel sito 27, sul fianco occidentale del Vesuvio; la linea rossa tratteggiata è un fit polinomiale a 6 termini c) variazione dell'alcalinità in due siti del settore meridionale (13 e 19) la linea rossa tratteggiata è un fit polinomiale a 6 termini. 173

8 Figura 125. Variazione delle temperature della falda sotterranea misurate in continuo nel Pozzo 14. Figura 126. Variazione delle temperature della falda sotterranea misurate in continuo nella Sorgente Olivella. Figura 127. Variazioni temporali della temperatura e del gradiente termico verticale delle fumarole nel sito CRB. D Monitoraggio vulcanologico 174

9 Stato della rete Nell'area vesuviana è operativa una stazione permanente per l'acquisizione di immagini all infrarosso termico ubicata sul bordo del cratere del Vesuvio. Tale stazione, equipaggiata con termocamera FLIR (320 x 240), inquadra il versante interno nord orientale del cratere del Vesuvio, che risulta essere interessato da una consistente anomalia termica (Fig. 128). Le soluzioni tecnologiche adottate, che hanno consentito nel maggio del 2013 il ripristino di tutte le funzionalità della stazione remota e che hanno principalmente riguardato l'opportuna calibrazione delle protezioni di linea da scariche elettrostatiche, hanno altresì assicurato il corretto funzionamento e la piena continuità operativa della stazione di acquisizione. La stazione acquisisce 3 scene IR nel corso della notte (00:00; 02:00; 04:00). Figura 128. Vesuvio. Area target nel visibile e relativa immagine IR. Attività Così come avviene per i dati acquisiti dalle stazione operanti nell'area flegrea, i dati immagine IR acquisiti dalla stazione del Vesuvio, una volta centralizzati sull'unità centrale di controllo nel Centro di Calcolo dell'ingv-ov, sono processati in tempo reale dal software A.S.I.R.A. Anche in questo caso, l'immagine dell'ultima scena IR elaborata ed il grafico della serie temporale dei residui di temperatura sono visualizzati su monitor dedicato, posizionato nella sala di monitoraggio dell'ingv-ov. Osservazioni In figura 129 è riportata l'elaborazione della serie temporale relativa alle acquisizioni notturne effettuate nel periodo maggio dicembre I grafici riportati sono rappresentativi dell andamento delle temperature massime misurate nella serie temporale delle scene IR. In particolare, il grafico rappresenta il cronogramma dei residui di temperatura (dt ), ottenuti dopo opportuna correzione dei valori di temperatura massima rilevati nelle aree di analisi effettuata sulla base dei rispettivi valori di background. L elaborazione della serie temporale in figura 129, ad esclusione una sensibile diminuzione delle temperature osservata tra dicembre 2014 e gennaio 2015, evidenzia l'assenza di trend 175