Una columna eruptiva o penacho de erupción es una nube de cenizas sobrecalentadas y tefra suspendidas en gases emitidos durante una erupción volcánica explosiva . Los materiales volcánicos forman una columna vertical o penacho que puede elevarse muchos kilómetros en el aire por encima de la chimenea del volcán. En las erupciones más explosivas, la columna eruptiva puede elevarse más de 40 km (25 millas), penetrando la estratosfera . La inyección estratosférica de aerosoles por parte de los volcanes es una de las principales causas del cambio climático a corto plazo .
Un fenómeno común en las erupciones explosivas es el colapso de la columna , cuando la columna de erupción es o se vuelve demasiado densa para ser elevada hacia el cielo por convección de aire y, en cambio, cae por las laderas del volcán para formar flujos o oleadas piroclásticas (aunque este último es menos denso). En algunas ocasiones, si el material no es lo suficientemente denso como para caer, puede crear nubes pirocumulonimbus .
Las columnas de erupción se forman en la actividad volcánica explosiva, cuando la alta concentración de materiales volátiles en el magma ascendente hace que se rompa en finas cenizas volcánicas y tefra más gruesa . Las cenizas y la tefra se expulsan a velocidades de varios cientos de metros por segundo y pueden elevarse rápidamente hasta alturas de varios kilómetros, impulsadas por enormes corrientes de convección .
Las columnas de erupción pueden ser transitorias, si se forman por una explosión discreta, o sostenidas, si se producen por una erupción continua o explosiones discretas muy espaciadas.
Los materiales sólidos y líquidos en una columna de erupción se elevan mediante procesos que varían a medida que el material asciende: [1]
La columna dejará de ascender una vez que alcance una altitud en la que sea más densa que el aire circundante. Varios factores controlan la altura que puede alcanzar una columna eruptiva.
Los factores intrínsecos incluyen el diámetro del respiradero en erupción, el contenido de gas del magma y la velocidad a la que se expulsa. Los factores extrínsecos pueden ser importantes, ya que los vientos a veces limitan la altura de la columna y el gradiente de temperatura térmica local también influye. La temperatura atmosférica en la troposfera normalmente disminuye alrededor de 6-7 K /km, pero pequeños cambios en este gradiente pueden tener un gran efecto en la altura final de la columna. En teoría, se cree que la altura máxima de columna alcanzable es de unos 55 km (34 millas). En la práctica, se observan alturas de columnas que oscilan entre 2 y 45 km (1,2 y 28,0 millas).
Columnas eruptivas con alturas de más de 20 a 40 km (12 a 25 millas) atraviesan la tropopausa e inyectan partículas en la estratosfera . Las cenizas y los aerosoles de la troposfera se eliminan rápidamente mediante la precipitación , pero el material inyectado en la estratosfera se dispersa mucho más lentamente, en ausencia de sistemas climáticos . Cantidades sustanciales de inyección estratosférica pueden tener efectos globales: después de la erupción del Monte Pinatubo en 1991, las temperaturas globales cayeron aproximadamente 0,5 °C (0,90 °F). Se cree que las erupciones más grandes provocan caídas de temperatura de varios grados y son potencialmente la causa de algunas de las extinciones masivas conocidas .
Las alturas de las columnas eruptivas son una forma útil de medir la intensidad de las erupciones, ya que para una temperatura atmosférica dada, la altura de las columnas es proporcional a la raíz cuarta de la tasa de erupción masiva. En consecuencia, en condiciones similares, para duplicar la altura de la columna se requiere una erupción que expulse 16 veces más material por segundo. La altura de la columna de las erupciones que no se han observado se puede estimar mapeando la distancia máxima a la que se transportan los piroclastos de diferentes tamaños desde el respiradero; cuanto más alta sea la columna, más material expulsado de una masa particular (y por lo tanto de un tamaño) se puede transportar.
La altura máxima aproximada de una columna de erupción viene dada por la ecuación.
Dónde: [ se necesita aclaración ]
Las columnas de erupción pueden estar tan cargadas de material denso que son demasiado pesadas para ser sostenidas por corrientes de convección. Esto puede suceder repentinamente si, por ejemplo, la velocidad a la que hace erupción el magma aumenta hasta un punto en el que no se arrastra aire suficiente para soportarlo, o si la densidad del magma aumenta repentinamente a medida que se extrae magma más denso de regiones inferiores en una cámara de magma estratificada .
Si esto sucede, entonces el material que llega al fondo de la región de empuje convectivo ya no podrá ser sostenido adecuadamente por la convección y caerá bajo la gravedad , formando un flujo o oleada piroclástica que puede viajar por las laderas de un volcán a velocidades de más de 100°. 200 kilómetros por hora (62 a 124 mph). El colapso de columnas es uno de los peligros volcánicos más comunes y peligrosos en las erupciones que crean columnas.
Varias erupciones han puesto en grave peligro a los aviones que se han topado con la columna de erupción o han pasado por ella. En dos incidentes separados en 1982, aviones de pasajeros volaron hacia los tramos superiores de una columna eruptiva despegada por el monte Galunggung , y las cenizas dañaron gravemente ambos aviones. Los peligros particulares eran la ingestión de cenizas que detenían los motores, el chorro de arena de las ventanas de la cabina que las volvían opacas y la contaminación del combustible por la ingestión de cenizas a través de los conductos de presurización. Los daños a los motores son un problema particular, ya que las temperaturas dentro de una turbina de gas son tan altas que las cenizas volcánicas se derriten en la cámara de combustión y forman una capa de vidrio en los componentes situados más abajo, por ejemplo en los álabes de la turbina.
En el caso del vuelo 9 de British Airways , el avión perdió potencia en los cuatro motores, y en el otro, diecinueve días después, fallaron tres de los cuatro motores de un 747 de Singapore Airlines. En ambos casos, los motores se reiniciaron con éxito, pero el Los aviones se vieron obligados a realizar aterrizajes de emergencia en Yakarta .
Se produjeron daños similares en aviones debido a una columna eruptiva sobre el volcán Redoubt en Alaska en 1989. Tras la erupción del Monte Pinatubo en 1991, los aviones fueron desviados para evitar la columna eruptiva, pero, no obstante, las finas cenizas que se dispersaron sobre una amplia zona del Sudeste Asiático causaron daños a 16 aviones, algunos hasta a 1.000 km (620 millas) del volcán.
Las columnas de erupción no suelen ser visibles en los radares meteorológicos y pueden quedar oscurecidas por las nubes normales o por la noche. [3] Debido a los riesgos que representan para la aviación las columnas eruptivas, existe una red de nueve Centros de Asesoramiento sobre Cenizas Volcánicas en todo el mundo que monitorean continuamente las columnas eruptivas utilizando datos de satélites, informes terrestres, informes de pilotos y modelos meteorológicos. [4]
