Monitoreo de gases volcánicos: la fuerza que conlleva a las erupciones

Desde hace tiempo los científicos han reconocido que los gases disueltos en el magma proveen la fuerza que conlleva a las erupciones volcánicas, pero apenas hace poco las nuevas técnicas hicieron posible la medición rutinaria de los distintos tipos de gases volcánicos liberados hacia la atmósfera. El gas volcánico sulfúrico y el vapor visible normalmente son lo primero que la gente nota cuanto visita un volcán activo, por ejemplo, el Monte Santa Helena, mostrado en la imagen. Numerosos gases también logran escapar de la vista en la atmósfera entre las fumarolas, los conductos activos, y las superficies porosas del suelo. Los gases escapan conforme el magma sube hacia la superficie, cuando hace erupción, e incluso conforme se enfría y se cristaliza por debajo del suelo.

Uno de los objetivos principales del monitoreo de gas determinar los cambios en la liberación de ciertos gases provenientes de un volcán, en especial el dióxido de carbono y el dióxido sulfúrico. Dichos cambios pueden utilizarse junto con otra información de monitoreo para brindar alertas de erupción y para mejorar nuestro entendimiento sobre la forma en que funcionan los volcanes. En años recientes, hemos aumentado el enfoque de nuestra atención hacia las emisiones de gas volcánico debido a los riesgos que representan y a sus efectos en la atmósfera y el clima de la Tierra.


El reto de estudiar las emisiones de gas volcánico

Los gases liberados por la mayoría de los volcanes son difíciles de medir y probar con regularidad, especialmente cuando un volcán se vuelve muy activo. El muestreo directo de los gases requiere que los científicos visiten una fumarola caliente o un conducto activo, usualmente ubicados en la parte alta del costado volcánico o en la cima de su cráter. En algunos volcanes, los gases se descargan directamente en los lagos de los cráteres. La remota ubicación de estos sitios de muestreo, las riesgosas y frecuentes fumarolas, el mal clima, y las potenciales erupciones inesperadas hacen que el muestreo de gases resulte casi imposible y riesgoso.

Medir los gases remotamente es posible pero requiere de un clima ideal y la disponibilidad de una nave aérea adecuada, o una serie de caminos alrededor del volcán. Se necesitan condiciones de viento favorables para llevar los gases de los conductos a las fisuras, donde pueden ser medidos. En algunos casos, el monitoreo automatizado en sitio es posible. Bajo condiciones corrosivas, sólo se pueden utilizar algunos sensores para el continuo registro de la concentración de gases específicos.

Los científicos se enfrentan a otro reto más: los gases ácidos como el SO2, fácilmente se disuelven en el agua. Por lo tanto, los volcanes con superficies o subsuperficies con agua hacen imposible que los científicos midan la emisión de los gases ácidos conforme el magma sube hacia la superficie, incluso después de erupciones explosivas. Debido a que es menos probable que el CO2 sea enmascarado por la presencia del agua, es importante medirlo cuando el volcán apenas se muestra activo y entre erupciones para determinar si en el magma ocurre una liberación de gases importante.

Midiendo los rangos de emisión de gas en las plumas volcánicas

El rango en el que un volcán libera gases hacia la atmósfera (usualmente reportado en toneladas métricas por día) está relacionado al volumen de magma dentro de su sistema de depósito de magma y su sistema hidrotermal. Al medir los cambios en el rango de emisión de ciertos gases clave, especialmente el dióxido sulfúrico y el dióxido de carbono, los científicos pueden inferir cambios que pudiesen ocurrir en  el depósito de magma de un volcán y en el sistema hidrotermal. Los rangos de emisión del dióxido sulfúrico y el dióxido de carbono se miden mediante técnicas basadas en el suelo o en vuelo. Durante erupciones altamente explosivas, el dióxido sulfúrico inyectado en la atmósfera se mide con un instrumento montado en un satélite.

Muestreo directo de gas con análisis de laboratorio

El muestreo directo de los gases que escapan de las fumarolas es en la actualidad la única forma de : 1) caracterizar por completo la composición de los gases liberados por los volcanes; 2 ) recolectar los datos necesarios para determinar el origen de gases específicos. Desafortunadamente, el muestreo directo no provee información sobre los rango de emisión de los diversos gases. El método más común de muestreo de gases volcánicos es recolectarlos directamente de las fumarolas en botellas llenas de solución y más tarde analizar las mezclas en el laboratorio. En esta fotografía, los gases son recolectados mediante un tubo de metal insertado en una fumarola en el volcán Mageik en Alaska; la muestra fue analizada en un laboratorio del USGS en Menlo Park, California.

Monitoreo de gas continuo y en sitio

Se pueden realizar medidas de gas continuas y automatizadas en un volcán, directamente en las fumarolas y el suelo. En cada sitio de medición de gas, uno o más sensores químicos miden la concentración de un gas volcánico específico, como el dióxido sulfúrico o el dióxido de carbono; y estos datos son transmitidos por radio al observatorio volcánico. Estos sensores pueden brindar un registro en tiempo real de los cambios en la concentración de gas que pueden ocurrir en una escala de tiempo tan corta como unos cuantos minutos. Este sitio está ubicado en el borde del cráter del Halemau, en la caldera del volcán Kilauea, en Hawai.

Mediciones de flujo del suelo

Las mediciones de flujo del suelo pueden realizarse en áreas donde los gases volcánicos, típicamente el, dióxido de carbono, suben desde la profundidad y son liberados hacia las capas superiores del suelo, cercanas a la superficie. Se requieren decenas de mediciones para mapear áreas de alta concentración de gas. Un sitio donde se han realizado mediciones de flujo es cerca del lago Horseshoe en la base del volcán de la montaña Mammoth, en California. Una amplia área de árboles ha perecido por las emisiones de dióxido de carbono cerca de la costa norte del lago. Para mayor información sobre la medición en dicho lago visite  CO2 measurements near Horseshoe Lake.

Fuente USGS: http://volcanoes.usgs.gov/activity/methods/gas/index.php

Comment