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 la interrupción de las actividades humanas.
El riesgo y la incertidumbre son fundamentales para la previsión 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 de un riesgo creciente de erupción, especialmente si los eventos de largo período se vuelven dominantes y aparecen episodios de temblor armónico.
Utilizando un método similar, los investigadores pueden detectar erupciones volcánicas mediante el monitoreo de infrasonidos (sonidos subaudibles por debajo de los 20 Hz). La Red Global de Infrasonidos IMS, creada originalmente para verificar el cumplimiento de los tratados de prohibición de pruebas nucleares, tiene 60 estaciones en todo el mundo que trabajan para detectar y localizar volcanes en erupción. [1]
Una relación entre eventos de largo período y erupciones volcánicas inminentes se observó por primera vez en los registros sísmicos de la erupción de 1985 del Nevado del Ruiz en Colombia. La ocurrencia de eventos de largo período se utilizó luego para predecir la erupción de 1989 del Monte Redoubt en Alaska y la erupción de 1993 del Galeras en Colombia. En diciembre de 2000, científicos del Centro Nacional para la Prevención de Desastres en la Ciudad de México predijeron una erupción dentro de dos días en el Popocatépetl , en las afueras de la Ciudad de México. Su predicción utilizó la investigación que había sido realizada por Bernard Chouet , un vulcanólogo suizo que trabajaba en el Servicio Geológico de los Estados Unidos y que observó por primera vez una relación entre eventos de largo período 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 predijo. Fue la erupción más grande del Popocatépetl en mil años, pero nadie resultó herido.
Las similitudes entre los temblores de los icebergs , que se producen 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 los de los icebergs incluyen duraciones y amplitudes prolongadas , así como cambios comunes en las frecuencias . [5]
A medida que el magma se acerca a la superficie y su presión disminuye, los gases escapan. Este proceso es muy parecido a lo que ocurre cuando se abre una botella de refresco y se escapa dióxido de carbono. El dióxido de azufre es uno de los principales componentes de los gases volcánicos, y cantidades cada vez mayores de este anuncian 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 del monte Pinatubo en Filipinas . El 28 de mayo, solo 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 de 1993 , las emisiones de dióxido de azufre han disminuido 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 el 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 Multi-GAS de las relaciones CO2 / SO2 pueden permitir la detección de la desgasificación preeruptiva de magmas ascendentes, mejorando la predicción de la actividad volcánica. [6]
La hinchazón de un volcán indica que el magma se ha acumulado 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. Una mayor tasa de hinchazón, especialmente si va acompañada 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 Santa Helena antes de la erupción del 18 de mayo de 1980 fue un ejemplo clásico de deformación, ya que el lado norte del volcán se abultaba hacia arriba a medida que el magma se acumulaba debajo. La mayoría de los casos de deformación del suelo generalmente solo se pueden detectar con equipos sofisticados utilizados por los científicos, pero aún así pueden predecir futuras erupciones de esta manera. Los volcanes hawaianos muestran una deformación significativa 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 de arriba. [7]
Tanto el movimiento del magma como los cambios en la liberación de gases y la actividad hidrotermal pueden provocar cambios en la emisividad térmica en la superficie del volcán. Estos pueden medirse mediante varias técnicas:
Existen cuatro métodos principales que se pueden utilizar para predecir una erupción volcánica mediante el uso de la hidrología:
La teledetección es la detección mediante los sensores de un satélite de la energía electromagnética que se absorbe, refleja, irradia o dispersa desde la superficie de un volcán o desde su material erupcionado en una nube de erupción.
El seguimiento de los movimientos y fallas en masa se realiza mediante técnicas derivadas 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 en masa de material volcánico antes, durante y después de las erupciones.
El deslizamiento volcánico más famoso fue probablemente el desprendimiento de un abultamiento que se formó a partir del magma intrusivo antes de la erupción del Monte Santa Helena en 1980. Este deslizamiento de tierra "destapó" la intrusión magmática superficial, lo que provocó un desprendimiento catastrófico y una explosión lateral inesperada. Los desprendimientos de rocas suelen ocurrir 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 ceniza hidratada removilizados de flujos piroclásticos y depósitos de caída de ceniza, que se mueven pendiente 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 generalmente forman un segundo anillo de abanicos de escombros alrededor de los edificios volcánicos, siendo el abanico interior depósitos primarios de ceniza. Aguas abajo de la deposición de su carga más fina, los lahares aún pueden representar un peligro de inundación laminar debido al agua residual. Los depósitos de lahares pueden tardar muchos meses en secarse hasta que se pueda caminar sobre ellos. Los peligros derivados de la actividad de los lahares pueden persistir 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 rocas nuevas y más antiguas. Las rocas nuevas son malos conductores de electricidad y se alteran hidrotermalmente por el agua y el calor. Por lo tanto, si conocen la edad de las rocas, y por lo tanto la fuerza de las mismas, pueden predecir las trayectorias de un lahar. [11] También se ha emplazado un sistema de Monitores de Flujo Acústico (AFM) en el Monte Rainier para analizar temblores de tierra que podrían resultar en un lahar , proporcionando una advertencia más temprana. [12]
La erupción del Nyiragongo, que se produciría el 17 de enero de 2002, había sido prevista una semana antes por un experto local que había estudiado los volcanes durante años. Informó a las autoridades locales y se envió un equipo de investigación de las Naciones Unidas a la zona; sin embargo, se declaró que la zona era segura. Lamentablemente, cuando el volcán entró en erupción, el 40% de la ciudad de Goma quedó destruida junto con los medios de vida de muchas personas. El experto afirmó que había observado pequeños cambios en el relieve local y que 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 Nyiragongo entraría en erupción pronto. [13]
Los geólogos británicos han desarrollado un método para predecir futuras erupciones del Monte Etna . Han descubierto que hay un desfase temporal de 25 años entre los eventos. El seguimiento de los eventos 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 requerida ] Otros métodos para predecir la actividad volcánica son examinar 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 experimentara erupciones en julio y diciembre de 2006. Estas relaciones CO2 / SO2 son útiles porque el aumento de estas relaciones es un precursor de las próximas erupciones debido a la aceleración de magmas ricos en gas y repone la cámara de magma. En los dos años de observaciones que realizó el equipo, el aumento de estas relaciones es un precursor de las próximas erupciones. Se registró que en los meses previos a una erupción, las relaciones aumentaron y llevaron a una erupción después de haber alcanzado su cantidad máxima. Se concluyó que la medición de H2O , CO2 y SO2 puede ser un método útil para predecir la actividad volcánica, especialmente en el Monte Etna. [15] La predicción del Monte Etna de la actividad volcánica también se puede utilizar con el análisis de microgravedad 4D. Este tipo de análisis utiliza GPS e interferometría de radar de apertura sintética (InSAR). Puede medir los cambios de densidad y, posteriormente, puede recuperar un modelo para mostrar los movimientos de magma y las escalas espaciales que se están produciendo dentro de un sistema volcánico. En 2001, los modelos de gravedad detectaron que hubo una disminución en la masa del Monte Etna de 2,5 × 10 11 kg. Finalmente, hubo un aumento repentino en la masa dos semanas antes de una 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 tuberías. Debido a esta recuperación, provocó una erupción. Los estudios de microgravedad que realizó 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 la actividad volcánica. [16]
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 Vulcanológico Sakurajima (SVO) de la Universidad de Kioto controlan la actividad del volcán. Desde 1995, Sakurajima solo ha entrado en erupción desde su cima sin liberar lava.
Técnicas de monitorización 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]
