Una erupción límnica , también conocida como vuelco de lago , es un tipo muy raro de desastre natural en el que el dióxido de carbono (CO 2 ) disuelto brota repentinamente de las aguas profundas del lago, formando una nube de gas capaz de asfixiar a la vida silvestre , el ganado y los seres humanos. Una erupción límnica también puede causar tsunamis o seiches [ cita necesaria ] a medida que el CO 2 en aumento desplaza el agua. Los científicos creen que los terremotos , la actividad volcánica y otros eventos explosivos pueden desencadenar erupciones límnicas. Los lagos en los que se produce dicha actividad se denominan lagos límnicamente activos o lagos explosivos . Algunas características de los lagos límnicamente activos incluyen:
Las investigaciones de las víctimas de los lagos Monoun y Nyos llevaron a los científicos a clasificar las erupciones límnicas como un tipo distinto de desastre, aunque pueden estar indirectamente relacionadas con las erupciones volcánicas. [1]
Debido a la naturaleza en gran medida invisible de la causa subyacente (gas CO 2 ) detrás de las erupciones límnicas, es difícil determinar hasta qué punto han ocurrido erupciones en el pasado. El historiador romano Plutarco informa que en el año 406 a. C., el lago Albano se elevó sobre las colinas circundantes, a pesar de que no había lluvia ni afluentes que desembocaran en el lago para explicar el aumento del nivel del agua. [2] La inundación resultante destruyó campos y viñedos antes de desembocar finalmente en el mar. Se cree que este evento fue causado por gases volcánicos, atrapados en sedimentos en el fondo del lago y que se acumularon gradualmente hasta liberarse repentinamente, lo que provocó que el agua se desbordara. [3]
En la historia reciente, este fenómeno se ha observado dos veces. [4] La primera erupción límnica registrada ocurrió en Camerún en el lago Monoun en 1984, causando asfixia y muerte a 37 personas que vivían cerca. [5] Una segunda erupción, más mortífera, se produjo en el vecino lago Nyos en 1986, liberando más de 80 millones de m 3 de CO 2 , matando a unas 1.700 personas y 3.000 cabezas de ganado, también por asfixia. [6]
Un tercer lago, el lago Kivu , mucho más grande , se encuentra en la frontera entre la República Democrática del Congo y Ruanda y contiene cantidades masivas de CO2 disuelto . Las muestras de sedimentos tomadas del lago mostraron que un evento provocó que las criaturas vivientes en el lago se extinguieran aproximadamente cada 1.000 años y provocó que la vegetación cercana volviera al lago. Las erupciones límnicas pueden detectarse y cuantificarse en una escala de concentración de CO 2 tomando muestras de aire de la región afectada. [7]
Los depósitos fósiles de Messel , Alemania , muestran evidencia de una erupción límnica allí a principios del Eoceno . Entre las víctimas se encuentran insectos , ranas , tortugas , cocodrilos , pájaros , osos hormigueros , insectívoros , primates primitivos y paleoteres perfectamente conservados .
Para que un lago sufra una erupción límnica, el agua debe estar casi saturada de gas. El CO 2 fue el componente principal en los dos casos observados, el lago Nyos y el lago Monoun. En el caso del lago Kivu, los científicos, entre ellos el físico lacustre Alfred Johny Wüest, también estaban preocupados por las concentraciones de metano . [8] [9] El CO 2 puede originarse a partir de gas volcánico emitido debajo del lago o de la descomposición de material orgánico.
Antes de que un lago se sature, se comporta como un refresco carbonatado sin abrir : el CO 2 se disuelve en el agua. Tanto en los lagos como en los refrescos, el CO 2 se disuelve mucho más fácilmente a mayor presión debido a la ley de Henry . Cuando se libera la presión, el CO 2 sale de la solución en forma de burbujas de gas que suben a la superficie. El CO 2 también se disuelve más fácilmente en agua más fría, por lo que los lagos muy profundos pueden disolver cantidades muy grandes de CO 2 ya que la presión aumenta y la temperatura disminuye con la profundidad. Un pequeño aumento de la temperatura del agua puede provocar la liberación de una gran cantidad de CO 2 .
Una vez que un lago está saturado, es muy inestable y desprende un olor a huevos podridos y a pólvora, pero se necesita un desencadenante para provocar una erupción. [10] En el caso de la erupción del lago Nyos en 1986, los deslizamientos de tierra fueron los desencadenantes sospechosos, pero una erupción volcánica, un terremoto o incluso tormentas de viento y lluvia pueden ser desencadenantes potenciales. Las erupciones límnicas también pueden ser causadas por una saturación gradual de gas a profundidades específicas que desencadena el desarrollo espontáneo de gas. [11] Independientemente de la causa, el gatillo empuja el agua saturada de gas hacia arriba en el lago, donde la presión reducida es insuficiente para mantener el gas en solución. La flotabilidad de las burbujas resultantes eleva el agua aún más, liberando aún más burbujas. Este proceso forma una columna de gas, momento en el que el agua del fondo es aspirada y también pierde CO 2 en un proceso desbocado. Esta erupción libera gas al aire y puede desplazar suficiente agua como para formar un tsunami .
Las erupciones límnicas son excepcionalmente raras por varias razones. Primero, debe existir una fuente de CO 2 ; Las regiones con actividad volcánica corren mayor riesgo. En segundo lugar, la gran mayoría de los lagos son holomícticos (sus capas se mezclan regularmente), lo que impide la acumulación de gases disueltos. Sólo los lagos meromícticos están estratificados , lo que permite que el CO2 permanezca disuelto. Se estima que sólo existe un lago meromíctico por cada 1.000 lagos holomícticos. [12] Finalmente, un lago debe ser muy profundo para tener agua suficientemente presurizada que pueda disolver grandes cantidades de CO 2 .
Una vez que ocurre una erupción, se forma una gran nube de CO 2 sobre el lago y se expande a la región circundante. Debido a que el CO 2 es más denso que el aire, tiende a hundirse en el suelo, desplazando simultáneamente el aire respirable, lo que provoca asfixia . El CO 2 puede hacer que los fluidos corporales humanos sean muy ácidos y potencialmente causar intoxicación por CO 2 . Cuando las víctimas respiran con dificultad, en realidad aceleran la asfixia al inhalar CO 2 .
En el lago Nyos, la nube de gas descendió hasta un pueblo cercano donde se instaló, matando a casi todos; Se informaron víctimas hasta 25 km (16 millas). [ cita necesaria ] Un cambio en el color de la piel en algunos cuerpos llevó a los científicos a plantear la hipótesis de que la nube de gas podría haber contenido ácido disuelto como el cloruro de hidrógeno , aunque esta hipótesis es controvertida. [13] Muchas víctimas fueron encontradas con ampollas en la piel, que se cree que fueron causadas por úlceras por presión , que probablemente fueron causadas por niveles bajos de oxígeno en la sangre en aquellos asfixiados por dióxido de carbono. [14] La vegetación cercana no se vio afectada en gran medida, excepto la que crece inmediatamente adyacente al lago. Allí, la vegetación fue dañada o destruida por un tsunami de 24 m (79 pies) de altura causado por la violenta erupción. [15]
Se están realizando esfuerzos para desarrollar una solución para eliminar el gas de estos lagos y evitar una acumulación que podría conducir a otra catástrofe. Un equipo dirigido por el científico francés Michel Halbwachs comenzó a experimentar en el lago Monoun y el lago Nyos en 1990 utilizando sifones para desgasificar las aguas de estos lagos de forma controlada. [16] El equipo colocó una tubería verticalmente en el lago con su extremo superior sobre la superficie del agua. El agua saturada con CO 2 entra por el fondo de la tubería y sube hasta la parte superior. La menor presión en la superficie permite que el gas salga de la solución. Inicialmente sólo se debe bombear mecánicamente una pequeña cantidad de agua a través de la tubería para iniciar el flujo. A medida que el agua saturada sube, el CO 2 sale de la solución y forma burbujas. La flotabilidad natural de las burbujas atrae el agua por la tubería a gran velocidad, lo que da como resultado una fuente en la superficie. El agua desgasificada actúa como una bomba, arrastrando más agua al fondo de la tubería y creando un flujo autosostenible. Este es el mismo proceso que conduce a una erupción natural, pero en este caso está controlado por el tamaño de la tubería.
Cada tubería tiene una capacidad de bombeo limitada y se necesitarían varias tanto para el lago Monoun como para el lago Nyos para desgasificar una fracción significativa del agua profunda del lago y hacer que los lagos sean seguros. Las aguas profundas del lago son ligeramente ácidas debido al CO 2 disuelto , lo que provoca corrosión en las tuberías y los componentes electrónicos, lo que requiere un mantenimiento continuo. Existe cierta preocupación de que el CO 2 de las tuberías pueda depositarse en la superficie del lago formando una fina capa de aire irrespirable y, por lo tanto, potencialmente causando problemas a la vida silvestre.
En enero de 2001, el equipo franco-camerunés instaló una sola tubería en el lago Nyos, y en 2011 se instalaron dos tuberías más con el apoyo financiero del Programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo . [17] [18] Se instaló una tubería en el lago Monoun en 2003 y se agregaron dos más en 2006. [17] [18] Se cree que estas tres tuberías son suficientes para evitar un aumento en los niveles de CO 2 , eliminando aproximadamente la misma cantidad. Cantidad de gas que ingresa naturalmente al lecho del lago. [ cita necesaria ] En enero de 2003, se aprobó un proyecto de 18 meses para desgasificar completamente el lago Monoun, [19] y desde entonces el lago se ha vuelto seguro. [17]
Existe cierta evidencia de que el lago Michigan en los Estados Unidos se desgasifica espontáneamente en una escala mucho menor cada otoño. [20]
El lago Kivu no sólo es unas 1.700 veces más grande que el lago Nyos , sino que también está situado en una zona mucho más densamente poblada, con más de dos millones de personas viviendo a lo largo de sus orillas. La parte dentro de la República Democrática del Congo es un lugar de conflicto armado activo y baja capacidad estatal para el gobierno de la República Democrática del Congo, lo que impide tanto los estudios como cualquier acción de mitigación posterior. El lago Kivu aún no ha alcanzado un nivel elevado de saturación de CO 2 ; Si el agua se saturara mucho, una erupción límnica plantearía un gran riesgo para la vida humana y animal, matando potencialmente a millones de personas. [21]
Dos cambios significativos en el estado físico del lago Kivu han llamado la atención sobre una posible erupción límnica: las altas tasas de disociación del metano y el aumento de la temperatura de la superficie. [22] Las investigaciones que investigan las temperaturas históricas y actuales muestran que la temperatura de la superficie del lago Kivu está aumentando aproximadamente 0,12 °C por década. [22] El lago Kivu está muy cerca de posibles desencadenantes: el monte Nyiragongo (un volcán activo que entró en erupción en enero de 2002 y mayo de 2021), una zona sísmica activa y otros volcanes activos. [23]
Si bien el lago podría desgasificarse de manera similar a los lagos Monoun y Nyos, debido al tamaño del lago Kivu y al volumen de gas que contiene, una operación de este tipo sería costosa y costaría millones de dólares. [ cita necesaria ] Un plan iniciado en 2010 para utilizar el metano atrapado en el lago como fuente de combustible para generar electricidad en Ruanda ha llevado a cierto grado de desgasificación de CO 2 . [24] Durante el procedimiento de extracción del gas metano inflamable utilizado para alimentar las centrales eléctricas en la costa, se elimina parte del CO 2 en un proceso conocido como depuración del catalizador . No está claro si se extraerá suficiente gas para eliminar el peligro de una erupción límnica en el lago Kivu.
