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Tesi etd-09292004-140102


Thesis type
Tesi di laurea vecchio ordinamento
Author
Vassalli, Melissa
email address
melissavassalli@yahoo.it
URN
etd-09292004-140102
Title
Influenza della geometria del condotto vulcanico sulle dinamiche eruttive, e applicazione all'eruzione di Agnano-Monte Spina, Campi Flegrei
Struttura
SCIENZE MATEMATICHE, FISICHE E NATURALI
Corso di studi
SCIENZE GEOLOGICHE
Commissione
relatore Rosi, Mauro
relatore Papale, Paolo
Parole chiave
  • simulazioni
  • vulcani
Data inizio appello
22/10/2004;
Consultabilità
completa
Riassunto analitico
Molti sono i gruppi di ricercatori che hanno cercato e cercano di creare codici di calcolo che simulino le dinamiche del magma all&#39;interno del condotto vulcanico. Tra le difficoltà principali che si presentano ci sono la complessità del sistema, essendo il magma una miscela multifase e multicomponente (gas, liquido e cristalli) nella quale si verificano una moltitudine di reazioni chimiche e processi fisiche che ne provocano il continuo cambiamento e l&#39;impossibilità di conoscere la geometria reale dei condotti vulcanici. Come conseguenza di tali difficoltà, i modelli che studiano questi sistemi operano approssimazioni e semplificazioni per quel che riguarda la caratterizzazione del sistema.<br>Il lavoro della mia tesi è stato volto a studiare il ruolo di possibili variazioni geometriche dei condotti vulcanici sulle dinamiche di risalita dei magmi. A questo scopo, sono stati utilizzati i metodi propri della modellistica fisico-matematica e delle simulazioni numeriche.<br>Il punto di partenza è stato un modello sviluppato e continuamente implementato nel corso degli ultimi dieci anni, e correntemente in uso presso l&#39;Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia di Pisa. Tale modello è stazionario, monodimensionale, isotermo, multifase di non-equilibrio, per il flusso di magma lungo condotti eruttivi a geometria cilindrica. <br>Il lavoro da me svolto si suddivide in due parti:<br>• modifica del programma di simulazioni al fine di introdurre le variazioni geometriche del condotto vulcanico, all&#39;interno comunque dell&#39;assunzione monodimensionale;<br>• applicazione del programma di simulazioni allo studio di un&#39;eruzione reale, costituita dall&#39;eruzione di Agnano-Monte Spina, Campi Flegrei (circa 4100 B.P.)<br>Le modifiche al programma di calcolo sono consistite 1) nell&#39;introdurre la fessura come geometria alternativa al condotto cilindrico e 2) nell&#39;inserire la possibilità di variazioni verticali di larghezza per entrambi i tipi di condotto. Mentre nel primo caso non è stato necessario apportare profonde modifiche al codice, le modifiche richieste per il secondo passo sono state sostanziali e hanno coinvolto sia la riformulazione delle equazioni di trasporto, sia la definizione di opportune procedure per la descrizione delle variazioni della geometria. Per poter mantenere le assunzioni del modello, è stato necessario limitare l&#39;applicazione del nuovo codice di calcolo alle geometrie non divergenti e caratterizzate da variazioni di larghezza del condotto abbastanza piccole.<br>Una volta pronto, il nuovo codice è stato testato e utilizzato in una serie di studi parametrici finalizzati a: 1) confrontare la distribuzione delle variabili di flusso e delle proprietà del magma ottenute nel caso del condotto cilindrico e della fessura a parità di condizioni eruttive; 2) studiare l&#39;effetto delle variazioni della larghezza del condotto vulcanico sulla dinamica di risalita del magma. Per tali studi parametrici sono state eseguite 312 simulazioni.<br>Nel primo caso abbiamo osservato che variazioni delle dimensioni caratteristiche del condotto eruttivo producono variazioni nelle distribuzioni delle variabili di flusso analoghe per geometrie cilindriche e fissurali.<br>Nel secondo caso è stato verificato che pendenze delle parti del condotto dell&#39;ordine di un decimo di grado, che permettono l&#39;utilizzo di una approssimazione monodimensionale, producono variazioni importanti nella distribuzione delle variabili di flusso lungo il condotto eruttivo e alla sua uscita. In particolare, vengono descritti casi in cui, sebbene il flusso di massa venga mantenuto costante, possibili variazioni geometriche del condotto vulcanico producono cambiamenti fino a un fattore 2 per la pressione all&#39;uscita del condotto. Altri casi rilevanti sono quelli in cui, a parità di dimensioni del condotto eruttivo nella sua zona profonda, variazioni geometriche più superficiali producono cambiamenti del flusso di massa fino a un fattore quattro.<br>L&#39;applicazione del nuovo codice al caso dell&#39;eruzione di Agnano-Monte Spina mostra che le incertezze dovute a possibili piccole inclinazioni delle pareti del condotto eruttivo producono incertezze rilevanti nella distribuzione delle variabili di flusso, di cui è necessario tenere conto nelle simulazioni delle dinamiche eruttive. Le simulazioni eseguite per studiare l&#39;effetto della geometria del condotto su tale eruzione sono state 26.<br>Il lavoro di tesi ha dunque messo in evidenza un ulteriore limite della modellizzazione legato alla scarsa conoscenza della geometria dei condotti vulcanici e all&#39;influenza che questa ha sulle dinamiche di risalita del magma: se le variabili di flusso sono modificate da piccole variazioni geometriche del condotto già nell&#39;assunzione monodimensionale, ci si attende che se il flusso fosse multidimensionale, i cambiamenti di geometria, che potrebbero essere più incisivi, possano stravolgere le dinamiche eruttive.<br>
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