La predicción de la actividad volcánica y el pronóstico de erupciones volcánicas es un esfuerzo interdisciplinario de monitoreo e investigación para predecir el momento y la gravedad de la erupción de un volcán . De particular importancia es la predicción de erupciones peligrosas que podrían provocar pérdidas catastróficas de vidas y propiedades y perturbaciones de las actividades humanas.
El riesgo y la incertidumbre son fundamentales para el pronóstico y la predicción, que no son necesariamente lo mismo en el contexto de los volcanes, pero ambos tienen un proceso basado en datos pasados y presentes.
Los patrones de sismicidad son complejos y, a menudo, difíciles de interpretar; sin embargo, el aumento de la actividad sísmica es un buen indicador del aumento del riesgo de erupción, especialmente si los eventos de períodos prolongados se vuelven dominantes y aparecen episodios de temblor armónico.
Utilizando un método similar, los investigadores pueden detectar erupciones volcánicas monitoreando el infrasonido (sonido subaudible por debajo de 20 Hz). La Red Global de Infrasonido IMS, creada originalmente para verificar el cumplimiento de los tratados de prohibición de ensayos nucleares, tiene 60 estaciones en todo el mundo que trabajan para detectar y localizar volcanes en erupción. [1]
Una relación entre eventos de período largo y erupciones volcánicas inminentes se observó por primera vez en los registros sísmicos de la erupción del Nevado del Ruiz en Colombia en 1985. La ocurrencia de eventos de período largo se utilizó luego para predecir la erupción del Monte Redoubt en Alaska en 1989 y la erupción de Galeras en Colombia en 1993. En diciembre de 2000, los científicos del Centro Nacional para la Prevención de Desastres de la Ciudad de México predijeron una erupción en dos días en el Popocatépetl , en las afueras de la Ciudad de México. Su predicción utilizó una investigación realizada por Bernard Chouet , un vulcanólogo suizo que trabajaba en el Servicio Geológico de los Estados Unidos y que fue el primero en observar una relación entre eventos de período largo y una erupción inminente. [2] [3] [4] El gobierno evacuó a decenas de miles de personas; 48 horas después, el volcán entró en erupción como se había previsto. Fue la erupción más grande del Popocatépetl en mil años, pero nadie resultó herido.
Las similitudes entre los temblores de los icebergs , que ocurren cuando encallan, y los temblores volcánicos pueden ayudar a los expertos a desarrollar un mejor método para predecir las erupciones volcánicas . Aunque los icebergs tienen estructuras mucho más simples que los volcanes, es físicamente más fácil trabajar con ellos. Las similitudes entre los temblores volcánicos y de los icebergs incluyen largas duraciones y amplitudes , así como cambios comunes en las frecuencias . [5]
A medida que el magma se acerca a la superficie y su presión disminuye, los gases se escapan. Este proceso es muy parecido a lo que sucede cuando abres una botella de bebida gaseosa y se escapa dióxido de carbono. El dióxido de azufre es uno de los componentes principales de los gases volcánicos, y cantidades cada vez mayores presagian la llegada de cantidades cada vez mayores de magma cerca de la superficie. Por ejemplo, el 13 de mayo de 1991, se liberó una cantidad cada vez mayor de dióxido de azufre desde el monte Pinatubo en Filipinas . El 28 de mayo, apenas dos semanas después, las emisiones de dióxido de azufre habían aumentado a 5.000 toneladas, diez veces la cantidad anterior. El Monte Pinatubo entró en erupción más tarde el 12 de junio de 1991. En varias ocasiones, como antes de la erupción del Monte Pinatubo y la erupción de Galeras , Colombia , en 1993 , las emisiones de dióxido de azufre han caído a niveles bajos antes de las erupciones. La mayoría de los científicos creen que esta caída en los niveles de gas se debe al sellado de los conductos de gas por parte del magma endurecido. Un evento de este tipo provoca un aumento de la presión en el sistema de tuberías del volcán y una mayor probabilidad de una erupción explosiva. Un sistema analizador de gases multicomponente (Multi-GAS) es un paquete de instrumentos que se utiliza para tomar mediciones de alta resolución en tiempo real de columnas de gas volcánico. [6] Las mediciones de múltiples gases de las proporciones CO 2 /SO 2 pueden permitir la detección de la desgasificación previa a la erupción de magmas ascendentes, mejorando la predicción de la actividad volcánica. [6]
La hinchazón de un volcán indica que se ha acumulado magma cerca de la superficie. Los científicos que monitorean un volcán activo a menudo miden la inclinación de la pendiente y rastrean los cambios en la tasa de hinchazón. Un aumento en la tasa de hinchazón, especialmente si va acompañado de un aumento en las emisiones de dióxido de azufre y temblores armónicos, es una señal de alta probabilidad de un evento inminente. La deformación del Monte St. Helens antes de la erupción del 18 de mayo de 1980 fue un ejemplo clásico de deformación, ya que el lado norte del volcán se hinchaba hacia arriba a medida que se acumulaba magma debajo. La mayoría de los casos de deformación del suelo suelen ser detectables sólo mediante equipos sofisticados utilizados por los científicos, pero aún así pueden predecir futuras erupciones de esta manera. Los volcanes hawaianos muestran una importante deformación del suelo; hay inflación del suelo antes de una erupción y luego una deflación obvia después de la erupción. Esto se debe a la cámara de magma poco profunda de los volcanes hawaianos; El movimiento del magma se nota fácilmente en el suelo. [7]
Tanto el movimiento del magma como los cambios en la liberación de gas y la actividad hidrotermal pueden provocar cambios de emisividad térmica en la superficie del volcán. Estos se pueden medir utilizando varias técnicas:
Existen 4 métodos principales que se pueden utilizar para predecir una erupción volcánica mediante el uso de la hidrología:
La teledetección es la detección por parte de sensores de un satélite de energía electromagnética que es absorbida, reflejada, irradiada o dispersada desde la superficie de un volcán o desde su material en erupción en una nube de erupción.
El monitoreo de fallas y movimientos masivos utiliza técnicas provenientes de la sismología (geófonos), la deformación y la meteorología. Los deslizamientos de tierra, los desprendimientos de rocas, los flujos piroclásticos y los flujos de lodo (lahares) son ejemplos de fallas masivas de material volcánico antes, durante y después de las erupciones.
El deslizamiento de tierra volcánico más famoso fue probablemente el fracaso de una protuberancia que se formó a partir de magma intruso antes de la erupción del Monte St. Helens en 1980; este deslizamiento de tierra "descorchó" la intrusión magmática poco profunda causando una falla catastrófica y una erupción lateral inesperada. Los desprendimientos de rocas a menudo ocurren durante períodos de mayor deformación y pueden ser un signo de mayor actividad en ausencia de monitoreo instrumental. Los flujos de lodo ( lahares ) son depósitos de cenizas hidratadas removilizadas de flujos piroclásticos y depósitos de caída de cenizas, que se mueven cuesta abajo incluso en ángulos muy poco profundos a alta velocidad. Debido a su alta densidad, son capaces de mover objetos grandes, como camiones madereros cargados, casas, puentes y rocas. Sus depósitos suelen formar un segundo anillo de abanicos de escombros alrededor de los edificios volcánicos, siendo el abanico interior depósitos primarios de cenizas. Aguas abajo de la deposición de su carga más fina, los lahares aún pueden representar un peligro de inundación superficial debido al agua residual. Los depósitos de lahar pueden tardar muchos meses en secarse, hasta que se pueda caminar sobre ellos. Los peligros derivados de la actividad del lahar pueden existir varios años después de una gran erupción explosiva.
Un equipo de científicos estadounidenses desarrolló un método para predecir lahares . Su método fue desarrollado analizando rocas en el Monte Rainier en Washington . El sistema de alerta depende de notar las diferencias entre las rocas frescas y las más antiguas. Las rocas frescas son malos conductores de la electricidad y se alteran hidrotermicamente por el agua y el calor. Por lo tanto, si conocen la edad de las rocas y, por tanto, su resistencia, pueden predecir los recorridos de un lahar. [11] También se ha instalado un sistema de monitores de flujo acústico (AFM) en el Monte Rainier para analizar los temblores del suelo que podrían provocar un lahar , proporcionando una advertencia más temprana. [12]
La erupción del Monte Nyiragongo el 17 de enero de 2002 fue predicha una semana antes por un experto local que había estado estudiando los volcanes durante años. Informó a las autoridades locales y se envió un equipo de investigación de la ONU a la zona; sin embargo, fue declarado seguro. Desafortunadamente, cuando el volcán entró en erupción, el 40% de la ciudad de Goma quedó destruido junto con los medios de vida de muchas personas. El experto afirmó que había notado pequeños cambios en el relieve local y había observado la erupción de un volcán mucho más pequeño dos años antes. Como sabía que estos dos volcanes estaban conectados por una pequeña fisura, sabía que el monte Nyiragongo pronto entraría en erupción. [13]
Los geólogos británicos han desarrollado un método para predecir futuras erupciones del Monte Etna . Han descubierto que hay un desfase de 25 años entre eventos. La vigilancia de los fenómenos de la corteza profunda puede ayudar a predecir con precisión lo que sucederá en los próximos años. Hasta ahora han predicho que entre 2007 y 2015, la actividad volcánica será la mitad de lo que era en 1972. [14] [ cita necesaria ] Otros métodos para predecir la actividad volcánica es examinando el aumento de las proporciones CO 2 /SO 2 . Estas proporciones indicarán la desgasificación preeruptiva de las cámaras de magma. Un equipo de investigadores utilizó el Monte Etna para esta investigación observando gases como H 2 O, CO 2 y SO 2 . El equipo realizó un seguimiento en tiempo real del Monte Etna antes de que sufriera erupciones en julio y diciembre de 2006. Estas proporciones CO 2 /SO 2 son útiles porque el aumento de estas proporciones es un predecesor de próximas erupciones debido a la aceleración del gas. magmas ricos y repone la cámara de magma. En los dos años de observaciones que realizó el equipo, el aumento de estas proporciones es un precursor de próximas erupciones. Se registró que en los meses previos a una erupción, las proporciones aumentaron y llevaron a una erupción después de haber alcanzado su cantidad máxima. Se concluyó que medir H 2 O, CO 2 y SO 2 puede ser un método útil para predecir la actividad volcánica, especialmente en el Monte Etna. [15] La predicción de la actividad volcánica del Monte Etna también se puede utilizar con análisis de microgravedad 4D. Este tipo de análisis utiliza GPS e interferometría de radar de apertura sintética (InSAR). Puede medir los cambios en la densidad y luego recuperar un modelo para mostrar los movimientos del magma y las escalas espaciales que ocurren dentro de un sistema volcánico. Allá por 2001, los modelos de gravedad detectaron que había una disminución en la masa del Monte Etna de 2,5×10 11 kg. Finalmente, hubo un aumento repentino de la masa dos semanas antes de la erupción. El volcán compensó esta disminución de magma recuperando más magma de su zona de almacenamiento para llevarlo a los niveles superiores del sistema de plomería. Debido a esta recuperación, se produjo una erupción. Los estudios de microgravedad realizados por este equipo muestran la migración de magma y gas dentro de una cámara de magma antes de cualquier erupción, lo que puede ser un método útil para cualquier predicción de actividad volcánica. [dieciséis]
Sakurajima es posiblemente una de las zonas más vigiladas del planeta. El volcán Sakurajima se encuentra cerca de la ciudad de Kagoshima , que tiene una población de más de 500.000 personas. Tanto la Agencia Meteorológica Japonesa (JMA) como el Observatorio Volcanológico Sakurajima (SVO) de la Universidad de Kioto monitorean la actividad del volcán. Desde 1995, Sakurajima sólo ha hecho erupción desde su cima sin liberar lava.
Técnicas de seguimiento en Sakurajima:
Más allá de predecir la actividad volcánica, existen propuestas altamente especulativas para prevenir la actividad volcánica explosiva enfriando las cámaras de magma mediante técnicas de generación de energía geotérmica . [17]
