Una erupción límnica , también conocida como vuelco de un lago , es un tipo muy raro de desastre natural en el que el dióxido de carbono (CO2 ) 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 . Los científicos creen que los terremotos , la actividad volcánica y otros eventos explosivos pueden servir como desencadenantes de erupciones límnicas a medida que el CO2 ascendente desplaza el agua. Los lagos en los que ocurre dicha actividad se denominan lagos límnicamente activos o lagos en explosión . Algunas características de los lagos límnicamente activos incluyen:
Las investigaciones sobre las víctimas del lago Monoun y el lago Nyos llevaron a los científicos a clasificar las erupciones límnicas como un tipo distinto de evento de desastre, aunque pueden estar vinculadas indirectamente a erupciones volcánicas. [1]
Debido a la naturaleza en gran medida invisible de la causa subyacente (gas CO2 ) detrás de las erupciones límnicas, es difícil determinar en qué medida se produjeron erupciones en el pasado. El historiador romano Plutarco informa que en el año 406 a. C., el lago Albano se desbordó sobre las colinas circundantes, a pesar de que no había lluvia ni afluentes que fluyeran hacia el lago para explicar el aumento del nivel del agua. [2] La inundación resultante destruyó campos y viñedos antes de finalmente desembocar en el mar. Se cree que este evento fue causado por gases volcánicos, atrapados en sedimentos en el fondo del lago y acumulándose gradualmente hasta liberarse repentinamente, causando 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 mortal, ocurrió en el vecino lago Nyos en 1986, liberando más de 80 millones de m 3 de CO 2 , matando a alrededor de 1.700 personas y 3.000 cabezas de ganado, nuevamente por asfixia. [6]
Un tercer lago, el lago Kivu , de mayor tamaño , se encuentra en la frontera entre la República Democrática del Congo y Ruanda y contiene enormes cantidades de CO2 disuelto . Las muestras de sedimentos tomadas del lago mostraron que un evento provocó la extinción de las criaturas vivientes del lago aproximadamente cada 1000 años y provocó que la vegetación cercana fuera arrastrada hacia el lago. Las erupciones límnicas se pueden detectar y cuantificar en una escala de concentración de CO2 tomando muestras de aire de la región afectada. [7]
Los yacimientos fósiles de la fosa de Messel , en Alemania , muestran evidencias de una erupción límnica en ese lugar a principios del Eoceno . Entre las víctimas se encuentran insectos , ranas , tortugas , cocodrilos , aves , osos hormigueros , insectívoros , primates primitivos y paleotéridos perfectamente conservados .
Para que un lago sufra una erupción límnica, el agua debe estar casi saturada de gas. El CO2 fue el componente principal en los dos casos observados, el lago Nyos y el lago Monoun. En el caso del lago Kivu, los científicos, incluido el físico lacustre Alfred Johny Wüest, también estaban preocupados por las concentraciones de metano . [8] [9] El CO2 puede tener su origen en el gas volcánico emitido desde debajo del lago o en la descomposición de material orgánico.
Antes de que un lago se sature, se comporta como un refresco carbonatado sin abrir : el CO2 se disuelve en el agua. Tanto en los lagos como en los refrescos, el CO2 se disuelve mucho más fácilmente a mayor presión debido a la ley de Henry . Cuando se libera la presión, el CO2 sale de la solución en forma de burbujas de gas, que suben a la superficie. El CO2 también se disuelve más fácilmente en agua más fría, por lo que los lagos muy profundos pueden disolver grandes cantidades de CO2, 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 CO2 .
Una vez que un lago está saturado, es muy inestable y emite un olor a huevos podridos y pólvora, pero se necesita un detonante para provocar una erupción. [10] En el caso de la erupción del lago Nyos de 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 la saturación gradual de gas a profundidades específicas que desencadenan el desarrollo espontáneo de gas. [11] Independientemente de la causa, el detonante empuja el agua saturada de gas más 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 alto, liberando aún más burbujas. Este proceso forma una columna de gas, momento en el que el agua del fondo es succionada y también pierde CO 2 en un proceso descontrolado. Esta erupción descarga el gas en el aire y puede desplazar suficiente agua para formar un tsunami .
Las erupciones límnicas son excepcionalmente raras por varias razones. En primer lugar, debe existir una fuente de CO 2 ; las regiones con actividad volcánica son las que corren mayor riesgo. En segundo lugar, la gran mayoría de los lagos son holomícticos (sus capas se mezclan regularmente), lo que evita la acumulación de gases disueltos. Solo los lagos meromícticos están estratificados , lo que permite que el CO 2 permanezca disuelto. Se estima que solo existe un lago meromíctico por cada 1000 lagos holomícticos. [12] Finalmente, un lago debe ser muy profundo para tener agua lo suficientemente presurizada como para disolver grandes cantidades de CO 2 .
Una vez que se produce una erupción, se forma una gran nube de CO2 sobre el lago y se expande a la región circundante. Debido a que el CO2 es más denso que el aire, tiene una tendencia a hundirse hasta el suelo, desplazando simultáneamente el aire respirable, lo que produce asfixia . El CO2 puede hacer que los fluidos corporales humanos sean altamente ácidos y potencialmente causar envenenamiento por CO2 . Cuando las víctimas jadean en busca de aire, en realidad aceleran la asfixia al inhalar CO2 .
En el lago Nyos, la nube de gas descendió sobre un pueblo cercano donde se asentó, matando a casi todos; se reportaron víctimas a una distancia de hasta 25 km (16 mi). [ cita requerida ] 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 cloruro de hidrógeno , aunque esta hipótesis es discutida. [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 bajos niveles de oxígeno en la sangre en aquellos asfixiados por dióxido de carbono. [14] La vegetación cercana no se vio afectada en gran medida, excepto cualquier crecimiento 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 que permita 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 un tubo verticalmente en el lago con su extremo superior por encima de la superficie del agua. El agua saturada con CO2 entra por el fondo del tubo y sube hasta la superficie. La menor presión en la superficie permite que el gas salga de la solución. Inicialmente, solo se debe bombear mecánicamente una pequeña cantidad de agua a través del tubo para iniciar el flujo. A medida que el agua saturada sube, el CO2 sale de la solución y forma burbujas. La flotabilidad natural de las burbujas arrastra el agua por el tubo a gran velocidad, lo que da como resultado una fuente en la superficie. El agua desgasificada actúa como una bomba, atrayendo más agua hacia el fondo del tubo y creando un flujo autosostenido. 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 volverlo seguro. Las aguas profundas del lago son ligeramente ácidas debido al CO2 disuelto , que provoca corrosión en las tuberías y los componentes electrónicos, lo que requiere un mantenimiento constante. Existe cierta preocupación de que el CO2 de las tuberías pueda depositarse en la superficie del lago formando una fina capa de aire irrespirable y, por lo tanto, potencialmente causando problemas para la vida silvestre.
En enero de 2001, el equipo franco-camerunés instaló una sola tubería en el lago Nyos, y dos tuberías más se instalaron en 2011 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 de gas que ingresa naturalmente en el lecho del lago. [ cita requerida ] 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]
Hay algunas evidencias 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 aproximadamente 1.700 veces más grande que el lago Nyos , sino que también está ubicado 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 sitio de conflicto armado activo y baja capacidad estatal para el gobierno de la RDC, lo que impide tanto los estudios como cualquier acción de mitigación posterior. El lago Kivu aún no ha alcanzado un alto nivel de saturación de CO 2 ; si el agua se saturara demasiado, una erupción límnica plantearía un gran riesgo para la vida humana y animal, potencialmente matando 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 superficial. [22] Las investigaciones que investigan las temperaturas históricas y actuales muestran que la temperatura superficial del lago Kivu está aumentando alrededor de 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]
Aunque el lago podría desgasificarse de una manera similar al lago Monoun y al lago Nyos, debido al tamaño del lago Kivu y al volumen de gas que contiene, una operación de este tipo sería costosa, llegando a los millones de dólares. [ cita requerida ] 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 un cierto grado de desgasificación de CO 2 . [24] Durante el procedimiento para extraer el gas metano inflamable utilizado para alimentar las centrales eléctricas en la costa, se elimina algo de CO 2 en un proceso conocido como depuración del catalizador . No está claro si se eliminará suficiente gas para eliminar el peligro de una erupción límnica en el lago Kivu.
