Stromboli, "Medelhavets fyr", är känt för sina lågenergiska men ihållande explosiva utbrott, beteende som är vetenskapligt känt som strombolisk aktivitet. Denna funktion har länge varit en attraktion för turister och vulkanologer från hela världen.

Ibland, dock, mer intensiva och plötsliga explosioner inträffar, senast i juli och augusti förra året (2019). Dessa är kända som "stromboliska paroxysmer". Under sådana händelser är flera av Strombolis kratrar aktiva samtidigt och mycket större volymer av pyroklastiska material får utbrott än vad som är vanligt för vulkanen.

I en ny studie, Stora explosioner och paroxysmer vid Stromboli (Italien):en ny historisk katalog och tidsmodeller av händelser med osäkerhetskvantifiering, publiceras i tidskriften Vetenskapliga rapporter , forskare från Italiens nationella institut för geofysik och vulkanologi (INGV) och University of Bristol använder historiska register för att uppskatta frekvensen av dessa större Strombolian paroxysmer och undersöka om vulkanen har sitt eget "minne" för utbrott, vilket visats, i statistiska termer, genom ett temporalt återfallsförhållande mellan ett paroxysmalt utbrott och nästa.

Katalogen beskriver 180 våldsamma explosiva händelser av varierande omfattning som inträffade vid Stromboli från 1879 till 2020. Forskarna utvärderade kritiskt händelser som beskrivs i tidigare vetenskapliga arbeten och information som registrerats i historiska texter, och sedan bestämde på en objektiv och homogen bevisgrund, de explosiva händelsernas typ och intensitet. Detta innebar att bedöma alla narrativa överdrifter i de gamla beskrivningarna.

Massimo Pompilio, senior forskare vid INGV och medförfattare till studien, sade:"Den nya katalogen gör det möjligt att granska klassificeringen av många händelser genom kritisk analys av historiska källor. Av analysen framgår att den genomsnittliga årliga andelen paroxysmer under de senaste 140 åren var, ungefär, en händelse vart fjärde år eller så". Denna frekvens är nära den som observerats under de senaste tio åren, men är mycket lägre än på 1940-talet, när dessa paroxysmala händelser var mycket vanligare.

"Vulkanen växlar därför mellan perioder av intensiv aktivitet och perioder av relativt lugn. Det korta intervallet på 56 dagar som observerats mellan de två paroxysmerna sommaren 2019 är inte en ovanlig situation. Fem gånger under de senaste 140 åren har det varit ännu kortare inter- händelsetider (intervall mellan händelser). Omvänt, det har varit fyra perioder utan paroxysmer som varat mellan nio och 15 år, och ett intervall utan paroxysmer som varade i 44 år, från 1959 till 2003."

Denna information är användbar i ett prognossammanhang eftersom det kan hjälpa till att uppskatta sannolikheterna för framtida förekomst av dessa vulkaniska fenomen.

Andrea Bevilacqua, INGV-forskare och första författare till studien förklarar:"När ett fenomen som en vulkanexplosion inträffar med oregelbundna intervall i tiden, vad som studeras är fördelningen av tiderna mellan händelser, d.v.s. de tider som förflutit mellan en explosion och nästa. Särskilt, utvecklingen av inter-event-modeller gör det möjligt för oss att beräkna sannolikheten för att en explosion ska inträffa som en funktion av tiden som förflutit sedan den senaste händelsen av den typen".

"Ett viktigt fynd som framkom från vår forskning rör tendensen av paroxysmer att förekomma i kluster. På basis av data från de senaste 140 åren, vi har uppskattat att det finns en 50-procentig sannolikhet att ytterligare en Stromboli-paroxysm kan följa en tidigare explosion inom 12 månader, och en 20 procents sannolikhet att det kan följa på mindre än två månader; å andra sidan, det finns en 10-procentig sannolikhet att mer än tio år kan gå utan att någon annan paroxysm uppstår."

Det nya och unika med denna nya forskning kommer att vara av stort intresse för vulkanologer och vetenskapsmän över hela världen. Augusto Neri, Direktör för vulkanavdelningen vid INGV och medförfattare till studien, sa:"Analysen av Strombolis data tyder på att det finns en fysisk process som påverkar återkommande vulkanens explosioner, vilket betyder att de inte är helt slumpmässiga, out-of-the-blue händelser". Statistiker beskriver sådana upprepade sekvenser som "minnesprocesser". "Att förstå orsakerna och de fysiska mekanismerna som bestämmer detta minne är en ytterligare vetenskaplig utmaning. Men uppskattningen av minnet i episoder av intensiv explosiv aktivitet av Stromboli kommer att ge ett betydande bidrag till kvantifieringen av sannolikheten för dessa farliga fenomen och, följaktligen, för att minska associerade risker".

Willy Aspinall, Emeritus professor vid School of Earth Sciences i Bristol, tillade:"Vulkanturismen har vuxit kraftigt de senaste åren, och ett oväntat utbrott i en populär miljö kan vara dödlig, som hände förra året vid vulkanen White Island/Whakaari, Nya Zeeland. Att veta att en viss vulkan uppvisar denna utbrottsminneseffekt innebär att varje tillfällig ökning av explosionssannolikheten kan bedömas och, till exempel, informera beslut om vulkanologiskt fältarbete vid kratrarna. Dock, Det är för tidigt att i detta skede diskutera möjliga konsekvenser av denna forskning för bredare aspekter av civilskyddet på Stromboli."