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Vulcanología

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Monitoreo de gases volcánicos

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

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Monitoreo hidrológico de volcanes

Los ríos encaminan a los lahares y distribuyen el sedimento

Fotografía de K. Scott en June 24, 1990

Fotografía de K. Scott en June 24, 1990

Cuando el agua se combina con rocas sueltas y sedimento en los valles de los ríos para formar una inundación o lahar, las grandes áreas río debajo de un volcán pueden quedar enterradas con agua y sedimento de varios metros de ancho. Los científicos que monitorean un volcán activo se enfrentan al reto crítico de detectar un lahar potencialmente peligroso en tiempo real para poder emitir una alarma para la gente río abajo.

Un reto aún más difícil y menos obvio, viene después de las semanas e incluso años después de una erupción que altera significativamente la cuenca de un volcán: monitorear a largo plazo la amenaza del transporte de sedimentos e inundaciones en incremento. Por ejemplo, La producción anual de sedimentos que siguieron a la erupción explosiva de 1980 en Monte Santa Helena fueran hasta 500 veces mayores al nivel típico antecedente. Después de 20 años, el promedio anual de producción de sedimento suspendido en el Río Toutle río abajo a partir del depósito del derrumbe de 1980 fue 100 veces mayor que el nivel típico antecedente.

¿Por qué es este un problema potencial? Las producciones tan altas de sedimento a menudo ocasionan que los canales de los ríos que se alejan de un volcán activo, gradualmente se llenan con sedimento nuevo y suelto. Conforme dichos canales se llenan parcialmente de sedimento, su capacidad de conducir agua a sus orillas se reduce, y esto resulta comúnmente en mayores inundaciones durante los periodos de lluvia. La experiencia en Monte Santa Helena, y más recientemente con la erupción en 1991 de Monte Pinatubo en las Filipinas, muestra que las medidas de mitigación efectiva deben permanecer funcionales por décadas después de cualquier disturbio volcánico para reducir las posibilidades de inundación.

 

¿Por qué la actividad volcánica a menudo lleva a altos rangos de erosión y sedimentación?

Monte Santa Helena 29 Septiembre 1980

Monte Santa Helena 29 Septiembre 1980

Las erupciones explosivas que destruyen la vegetación y depositan rocas volcánicas y cenizas sobre grandes áreas crean condiciones que: 1) promueven mayores rangos de escorrentía en la superficie durante tormentas; y 2) dramáticamente aumenta la disponibilidad de los escombros que pueden ser erosionados y transportados hacia los valles de los ríos. La destrucción de la vegetación, combinado con la deposición del piroclasto de las pendientes en las montañas reduce la cantidad de agua que normalmente empapa la tierra o es transpirada por las plantas. El incremente en el flujo terrestre de agua erosiona los escombros de las rocas de las pendientes de montañas y lo lleva hacia los valles de los ríos. Ahí, el sedimento se acumula y puede alterar las características hidráulicas del canal del río.

Monte Santa Helena 30 Septiembre 1981   

Monte Santa Helena 30 Septiembre 1981   

El efecto red de dichos cambios a las cuencas es que las velocidades de arroyo post erupción y las descargas pico durante tormentas son temporalmente mucho más altas que en condiciones pre erupción. Los arroyos típicamente responden más rápidamente a cierta cantidad de lluvia y producen flujos mayores conforme la lluvia es rápidamente tirada por la cuenca.



Detección de lahares en tiempo real


Científicos instalan un sistema de detección de lahares en Monte Pinatubo, Filipinas. La detección de lahares y otros flujos de escombro cerca de su fuente provee una oportunidad para alertar a la gente que habita río abajo si existe un sistema de comunicación adecuado. Los científicos del USGS han desarrollado un sistema durable, rentable, portátil y fácil de instalar para detectar y continuamente monitorear la llegada y el paso de flujos de escombro e inundaciones en los valles de los ríos de volcanes activos. Este sistema tiene el potencial de salvar muchas vidas de uno de los mayores riesgos que sufre la gente que vive alrededor de los ríos cercanos de un volcán activo.

 

Midiendo el sedimento en movimiento

Carga de sedimento gris en el Río Toutle, Monte Santa Helena, Washington. Llevar la cuenta de cuánto sedimento es llevado río abajo desde los volcanes y depositado en los canales de los ríos cercanos a las granjas y comunidades en uno de los mayores objetivos de un monitoreo hidrológico. La mayor parte del sedimento es transportada de las cuencas que han sufrido disturbios volcánicos durante los periodos de mucha lluvia. Los científicos utilizan instrumentos sensores de arroyos para medir los volúmenes tanto del agua como del sedimento que llevan los ríos.

 

Sondear los canales de los ríos

Sondeo de un canal profundo erosionado después de la erupción de 1980 en Monte Santa Helena. Los nuevos depósitos volcánicos consistentes de rocas sueltas y fragmentadas no van bien con el poder erosivo del agua corriente, la cual puede rápidamente abrir amplios y profundos canales. Para poder rastrear la erosión y la sedimentación río abajo correspondiente, los científicos hacen sondeos regulares a lo largo de las partes afectadas de los valles de los ríos. 

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

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Monitoreo de deformación en volcanes

Los cambios en la superficie nos dicen mucho sobre el subsuelo

Los cambios en la superficie de un volcán (deformación volcánica) pueden proveer información sobre lo que sucede por debajo de la misma. La mayoría de las deformaciones volcánicas sólo pueden ser detectadas y medidas mediante técnicas precisas de sondeo. El programa de riesgos en volcanes ha instalado redes de instrumentos sensibles a la deformación alrededor de los volcanes para monitorear los cambios a través del tiempo. Estos instrumentos, junto con las tecnologías basadas en satélites nos ayudan a comprender los volcanes y a proveer alertas de erupción.


GPS

Monitoreo de deformación de suelos para volcanes con GPS

Sistema de posicionamiento global (GPS)

El sistema de posicionamiento global  consiste de una constelación de 24 satélites. Cada satélite orbita la Tierra dos veces al día a una altitud de 20,000km y transmite información continuamente en frecuencias específicas hacia receptores basados en tierra. El GPS fue desarrollado por el departamento de defensa de los EE.UU. como un sistema de navegación a nivel mundial, y ha sido adoptado por civiles para múltiples usos que incluyen aplicaciones de sondeo, mapeo y ciencias. Los receptores GPS relativamente baratos, como aquellos utilizados por pilotos, usuarios de barcos y entusiastas pueden determinar su posición en la superficie de la Tierra hasta distancias dentro de algunas decenas de metros. Con receptores más sofisticados y técnicas de análisis para datos, como los que se muestran en el Monte Santa Helena, podemos determinar las posiciones de los receptores con precisión menor a un centímetro.

¿Cómo funciona el GPS?

Los satélites GPS transmiten continuamente un estimado de la posición del satélite, un código digital, y el tiempo preciso de la señal. Los receptores GPS miden la distancia utilizando el tiempo de viaje de las señales de radio. La distancia es calculada al multiplicar el tiempo que le toma a las señales de radio el llegar al receptor, multiplicado por la velocidad a la que viajan las señales, aproximadamente 186,000 millas/segundo (la velocidad de la luz). Al saber la ubicación de los satélites cuando transmiten las señales, el receptor puede calcular su posición de la Tierra en el aire. La clave es que los receptores deben recibir las señales simultáneamente desde al menos 4 satélites, en parte debido a que los relojes de los receptores no son tan precisos como los relojes atómicos en los satélites. Si los relojes en el receptor y el satélite no están sincronizados por 1/1000 de segundo, la medida de distancia puede ser afectada por 186 millas. La cuarta medición esencialmente permite que el receptor corrija su reloj interno.

Para obtener información general en línea de cómo funciona el GPS, véase: Trimble Navigation's tutorial.

 

Utilizar redes GPS para obtener datos más precisos.

La constelación actual de satélites provee al usuario del GPS de 5 a 8 satélites a la vista desde cualquier lugar de la Tierra si uno tiene una vista obstruida del cielo en todas las direcciones. Con toda esta información, un receptor de GPS puede determinar rápidamente su posición en cuestión de metros. Sin embargo, en el caso de los volcanes, la precisión de unos cuantos centímetros resulta extremadamente importante para detectar la acumulación de presión y deformación ocasionada por el magma que sube en dirección a la superficie. Para obtener este tipo de precisión en las medidas, se deben tomar en cuenta otros factores, que incluyen la variación de la velocidad de la señal transmitida desde el satélite mientras viaja por la atmósfera y la incertidumbre en la posición del satélite.

Una forma muy común de eliminar estos errores potenciales es el instalar receptores GPS en diversos puntos de referencia del volcán al mismo tiempo para poder recolectar datos de los mismos satélites simultáneamente. Debido a que la mayoría de los errores asociados con el retraso de la señal por la atmósfera y la ubicación de satélite es la misma para todos los sitios, podemos determinar sus posiciones en relación a otro por menos de un centímetro. Para mayor precisión, recolectamos los datos GPS de 8 a 24 horas y luego calculamos la posición del punto de referencia utilizando ubicaciones satelitales más precisas y modelando el despliegue atmosférico.

El uso de GPS para el monitoreo de deformación en volcanes: Volcán Mauna Kea, Hawai

La constelación actual de satélites provee al usuario del GPS de 5 a 8 satélites a la vista desde cualquier lugar de la Tierra si uno tiene una vista obstruida del cielo en todas las direcciones. Con toda esta información, un receptor de GPS puede determinar rápidamente su posición en cuestión de metros. Sin embargo, en el caso de los volcanes, la precisión de unos cuantos centímetros resulta extremadamente importante para detectar la acumulación de presión y deformación ocasionada por el magma que sube en dirección a la superficie. Para obtener este tipo de precisión en las medidas, se deben tomar en cuenta otros factores, que incluyen la variación de la velocidad de la señal transmitida desde el satélite mientras viaja por la atmósfera y la incertidumbre en la posición del satélite.

Una forma muy común de eliminar estos errores potenciales es el instalar receptores GPS en diversos puntos de referencia del volcán al mismo tiempo para poder recolectar datos de los mismos satélites simultáneamente. Debido a que la mayoría de los errores asociados con el retraso de la señal por la atmósfera y la ubicación de satélite es la misma para todos los sitios, podemos determinar sus posiciones en relación a otro por menos de un centímetro. Para mayor precisión, recolectamos los datos GPS de 8 a 24 horas y luego calculamos la posición del punto de referencia utilizando ubicaciones satelitales más precisas y modelando el despliegue atmosférico.

 

InSAR

Mapeo de la deformación de grandes áreas utilizando imágenes radas de los satélites que orbitan la Tierra

Equipo de investigación USGS - VHP InSAR

Abstracto del proyecto

Interferograma que muestra una subida de 3 millas hacia el Sur, Interferograma por C. Wick

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InSAR

Este sitio provee en su mayor parte, información no técnica sobre InSAR, una emocionante tecnología de detección remota que se utiliza para estudiar, entre otras cosas, sismos y volcanes. InSAR quiere decir Radar de Apertura Sintética Inferométrica. Los satélites registran imágenes de la superficie de la Tierra, y estas imágenes pueden combinarse para mostrar el movimiento sutil de la superficie del suelo, llamado deformación.

InSAR es una técnica probada para mapear la deformación del suelo mediante imágenes radares de los satélites que obritan la Tierra. InSAR expande la habilidad de los científicos de monitorear los volcanes, ya que, a diferencia de otras técnicas que dependen de la medición en diversos puntos, InSAR produce un mapa completo espacial de la deformación del suelo con una precisión en escala de centímetros, sin exponer al personal a las condiciones riesgosas de la tierra. Este proyecto combina los resultados del InSAR con aquellos de otras técnicas geodéticas que incluyen el Sistema de Posicionamiento Global (GPS), los de sensores de pozos como los dilatómetros e inclinómetros, y la nivelación precisa para caracterizar la deformación de la tierra en volcanes en el tiempo y el espacio. Los datos resultantes ayudan a crear modelos de las causas de la deformación volcánica, lo cual con el tiempo ayuda a la evaluación a corto plazo de los riesgos volcánicos. Se puede encontrar más información en: Monitoring Ground Deformation from Space por Rosalind L. Helz.

 

El equipo de investigación

El equipo de investigación InSAR está conformado por científicos en diversas ubicaciones con el propósito de estudiar la deformación del suelo. Para conocer la lista de miembros ingrese a la página de Miembros del equipo.

Conoce más sobre InSAR.

Otros métodos de monitoreo para la deformación del suelo:

EDM | Inclinómetro | GPS

¿Qué hay de nuevo?

Investigación:

·         Nuevo estudio InSAR de los volcanes del arco aleutiano por Zhong Lu y Daniel Dzurisin

Zhong Lu y Dan Dzurisin procesaron casi 12,000 imágenes SAR para producir alrededor de 25,000 interferogramas para los volcanes del arco aleutiano, los cuales analizaron para mostrar evidencia sobre la deformación de la superficie en cada uno de los 52 volcanes históricamente activos del arco. Concluyeron que los procesos (de enfriamiento) magmáticos, hidrotermales, tectónicos y termoelásticos juegan un papel importante en ocasionar la deformación de la superficie de dichos volcanes aleutianos. De acuerdo a las observaciones del InSAR, sólo 13 de los 44 volcanes no mostraron evidencia de deformación superficial de ningún tipo del año 1992 al 2010.  Tres de esos 13 (Cleveland, Shishaldin, y Pavlof) hicieron erupción repetidamente sin causar deformación. La deformación superficial atribuida a intrusiones magmáticas ocurrió por debajo de 21 volcanes observados, también en el área del Lago Strandline al norte del Monte Spurr. Lu y Dzurisin atribuyeron el hundimiento apreciado en 7 de los 44 volcanes observados a la contracción termoelástica de los flujos volcánicos jóvenes o a la pérdida de fluido de los sistemas hidrotermales. La causa más probable de la profunda deflación en las calderas del Lago Emmons y Aniakchak es la pérdida volátil de los depósitos de la corteza del magma. Durante el periodo de 20 años de duración del estudio, ocurrieron erupciones en 17 de los 52 volcanes históricamente activos aleutianos, y el InSAR detectó algún tipo de deformación en más del 80 por ciento de los 44 volcanes observados. El manuscrito publicado por Springer, que discute estos resultados y sus implicaciones para los sistemas magmáticos debajo de los volcanes Aleutianos se puede encontrar aquí.

·         Redes GPS temporales instaladas en Yellowstone

Se instalaron redes GPS temporales en la caldera de Yellowstone (9 estaciones) y en área de Three Sisters (12 estaciones) para complementar las observaciones del InSAR sobre la deformación del suelo. Las redes operan durante los meses del verano sólo para evitar la necesidad de instalar estaciones telemétricas resistentes al invierno. Dichas estaciones han sido instaladas cada verano desde el año 2008 en Yellowstone y desde el 2009 en Three Sisters.



·         Evidencia InSAR sobre la falla Spokane

En 2001 una secuencia de sismos acechó a la ciudad de Spokane, Washington. Wicks et al. han utilizado la tecnología InSAR para mostrar que los sismos ocurrieron en una falla superficial bajo la ciudad de Spokane. La antes desconocida falla, a la cual los autores nombraron “Falla Spokane” presenta riesgos sísmicos para la ciudad de Spokane, los cuales requerirán de más estudios para evaluar su potencial adecuadamente.

Wicks, C.; Weaver, C.; Bodin, P.; y Sherrod, B., 2013, InSAR “Evidence for an active shallow thrust fault beneath the city of Spokane Washington, USA”, J. Geophys. Res. Solid Earth, 118, doi:10.1002/jgrb.50118. 
Ensayo



También:

·         Conozca un poco más sobre cada miembro del equipo InSAR aquí.

·         Hoja de datos InSAR: Monitoring Ground Deformation from Space por Rosalind L. Helz y Figuras de la hoja de datos

·         Actualización de la actividad del Monte Santa. Helena

·         Monte Santa Helena se encuentra a un nivel de alerta NORMAL; Código de color para aviación VERDE. (Dar click aquí para mayor información sobre estos niveles)

·         Se puede encontrar mayor información en la página de resultados de investigación del InSAR

 

Inclinación

Monitoreo de la deformación del suelo en volcanes con Inclinómetros

 Los científicos instalaron un nuevo inclinómetro en el sitio norte del brazo oeste del Cráter Glacier. La vista da hacia el sur con la boca del brazo oeste del Crater Glacier en el fondo. El medir los pequeños cambios del ángulo de la pendiente o la “inclinación” del suelo del volcán es uno de los métodos más antiguos para el monitoreo de la deformación ocasionada por el magma en movimiento. Cuando el magma empuja el suelo hacia arriba, la pendiente de áreas adyacentes normalmente se inclinará del centro hacia arriba sólo por una fracción de grado. Por lo contrario, si el suelo se hunde a consecuencia del magma que se mueve por debajo, la pendiente de áreas adyacentes se inclinará hacia el centro del hundimiento. Utilizamos inclinómetros electrónicos para el registro continuo de dichas inclinaciones del suelo en los volcanes, y éstos se han convertido en el instrumento más utilizado para la medición de la deformación del suelo en volcanes, en tiempo real.


¿Qué es un inclinómetro?

Al igual que el nivel utilizado por el carpintero, un inclinómetro electrónico utiliza un pequeño contenedor lleno de un fluido conductor y una “burbuja” para medir los cambios en una pendiente. Electrodos colocados en el fluido y dentro de la burbuja son los que determinan la posición de la burbuja: conforme la burbuja se mueve, la salida de voltaje provocada por los cambios en los electrodos cambia de forma relacionada a la cantidad de inclinación que ocasiona el movimiento de la burbuja.

Vista cercana de un inclinómetro que está siendo instalado en el volcán en Soufriere Hills en la Isla caribeña de Montserrat, en el año 1995

¿Qué tan sensibles son los inclinómetros?

Los inclinómetros miden la cantidad de inclinación en microradianes, que es el ángulo obtenido al levantar el extremo de un rayo con un kilómetro de largo el ancho de un diezmo (equivalente a 0.00006 grados). Originalmente diseñados como parte del sistema de guía y control para los misiles militares, ahora se encuentra disponible una gran variedad de inclinómetros electrónicos para el monitoreo volcánico, cada uno con distintas resoluciones y rangos. Por ejemplo, utilizamos inclinómetros con rangos entre 100 y 10,000 microradios dependiendo de el volcán y la inclinación esperada.

Historias de caso seleccionadas sobre la inclinación en volcanes

Un patrón de inclinación notable en el volcán Kilauea, Hawai

Predicción de la erupción asistida por inclinómetros en el Monte Santa Helena

EDM

Monitoreo de la deformación del suelo en volcanes con medidas electrónicas de distancia 

Medir la distancia entre los puntos de referencia colocados en un volcán con una distancia de decenas a miles de metros de separación puede indicar el lugar y el momento en que la magma subirá a la superficie. La magma que sube a veces empuja hacia arriba o hacia un lado, aquellas rocas que se interponen en su camino. En cualquiera de los casos, una parte del volcán puede moverse horizontalmente en relación a otra parte al menos desde algunos milímetros hasta decenas de metros. El reto en medir dichos cambios con un metro electrónico es el de poner los puntos de referencia en el lugar correcto y realizando mediciones frecuentes entre pares de puntos referenciales.

¿Qué es un metro de distancia electrónico?

Un metro de distancia electrónico es un instrumento que envía y recibe señales electromagnéticas. Dependiendo de la señal entre el EDM y el reflector, la longitud de onda de la señal que retorna estará fuera de fase con la señal transmitida. El instrumento compara la fase de las señales transmitidas y recibidas, y mide la diferencia de la fase electrónicamente. Hay un amplio rango de capacidades y precisión del EDM, pero para los propósitos de monitoreo volcánico, se utilizan EDM’s de corto rango (menos de 10km) a mediano rango (menos de 50 km). Los EDM’s de corto rango transmiten y reciben la parte infrarroja casi visible del espectro electromagnético para la medición de distancias con una precisión alrededor de 5mm.

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

 

 

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Firmas sísmicas volcánicas ejemplares

Los sismómetros pueden detectar el movimiento rápido del suelo ocasionado por distintos fenómenos, que incluyen el viento, un helicóptero rondando, una manada de alces, las explosiones volcánicas, las avalanchas de nieve o rocas, los sismos y los lahares. Así como cada uno de nosotros tiene firmas escritas únicas, cada tipo de temblor de suelo genera una “firma” sísmica única que podemos aprender a reconocer e identificar como algo “escrito” por un evento específico. A menudo, necesitamos varias firmas sísmicas del mismo evento obtenidas de distintos sismómetros ubicados a mayor distancia del volcán para interpretar los eventos de movimiento con precisión. Podemos mejorar nuestra interpretación de las diversas firmas sísmicas de un volcán cuando tenemos observaciones visuales del volcán, para comparar con los registros.

Firmas sísmicas de Monte Rainier, Washington

    

 

 

Basadas en casi 30 años de monitoreo sísmico, las firmas sísmicas representadas en la figura anterior representan los eventos más comunes que ocasionan que el suelo de un volcán vibre. La forma en general de cada firma sísmica es fácil de ver al comparar la amplitud (altura de la onda), la frecuencia (ancho de punta a punta de la onda), y la duración (largo de la onda) de cada firma. Las marcas de "tic" en cada firma representan 1 minuto en tiempo. La actividad sísmica en el volcán Monte Rainier es monitoreada por los científicos del  Pacific Northwest Seismic Network, de la Universidad de Washington, con apoyo de la USGS.

 

Fuente USGS :http://volcanoes.usgs.gov/activity/methods/seismic/signatures.php 

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Monitoreo de sismicidad Volcánica

El magma en movimiento y los fluidos volcánicos desencadenan sismos

La actividad sísmica debajo del volcán casi siempre aumenta antes de una erupción debido a que el magma y el gas volcánico primero deben forzar su camino hacia arriba y pasar por fracturas superficiales subterráneas y pasadizos. Cuando el magma y los gases o fluidos volcánicos se mueven, causan que las piedras se rompan o que las grietas vibren. Cuando las piedras se rompen, desencadenan sismos de alta frecuencia. Sin embargo, cuando las grietas vibran desencadenan ya sea sismos de baja frecuencia o una sacudida continua llamada temblor volcánico.

La mayoría de los sismos relacionados a los volcanes tienen una magnitud menor a 2 o 3 grados y ocurren a menos de 10 km por debajo de un volcán. Los sismos tienden a ocurrir en grupos consistentes desde docenas hasta cientos de eventos. Durante dichos periodos de actividad sísmica incrementada, los científicos trabajaban tiempo completo para detectar las variaciones más sutiles y significativas en el tipo y la intensidad de la actividad sísmica y para determinar cuándo ocurrirá una erupción, especialmente cuando un volcán no puede ser observado directamente.


Se requieren redes de sismómetros para monitorear los volcanes

 

 

Un sismómetro es un instrumento que mide las vibraciones del suelo causadas por una variedad de procesos, principalmente los sismos. Para seguir la pista de la cambiante actividad sísmica de un volcán, típicamente debemos instalar entre 4 y 8 sismómetros en un área con alrededor de 20 km de un conducto volcánico, con varios sismómetros ubicados en el volcán mismo. Las redes sísmicas se componen de diversos instrumentos. Tener suficientes instrumentos adecuados para instalar en lugares estratégicos es especialmente importante para detectar sismos de magnitud menor a 1 o 2 grados; a veces, estos pequeños sismos son la única indicación de que un volcán se vuelve más activo. Si el sismómetros se encuentra ubicado a más de 50 km de distancia, estos pequeños sismos pueden pasar inadvertidos.

 

Los avances en sismología volcánica llevan a una mejor alerta de erupción

Los dramáticas avances en tecnología computacional y el incremento en la experiencia científica con respecto a la sismicidad volcánica en el mundo, han mejorado nuestra habilidad de proveer alertas de erupción y a caracterizar erupciones en progreso. Las nuevas tecnologías nos han permitido ubicar los sismos que suceden debajo de un volcán más rápido y con mayor precisión que en el pasado. Podemos determinar en tiempo real el carácter cambiante de la actividad sísmica de un volcán. También podemos mapear mejor las estructuras subsuperficiales como las zonas de fallas y los depósitos de magma. 

 

 

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

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Monitoreo Volcánico: ¿Cómo monitoreamos los volcanes?

El Programa de Riesgos de Volcanes del USGS monitorea los volcanes en búsqueda de signos que indiquen actividad. Nosotros analizamos e interpretamos los datos recolectados de nuestras redes e instrumentos. Los datos y la comprensión del significado de los datos pasados son cruciales para determinar el momento en que un volcán puede hacer erupción.

Se puede acceder a la mayor parte de los datos desde nuestras oficinas en los observatorios pero las visitas a los volcanes, cuando son posibles, suman información valiosa.

 

Cuando un volcán comienza a mostrar signos inusuales de actividad, nuestros datos de monitoreo ayudan a responder preguntas críticas para evaluar y comunicar a tiempo, la información sobre los riesgos volcánicos. Por ejemplo, antes de la actividad que se presentó en el año 2005 en Monte Santa Helena, nuestro equipo de monitoreo registró un gran incremento en la actividad sísmica. Los científicos pronto examinaron otros datos de monitoreo que incluyen gas, deformación del suelo e imágenes satelitales para evaluar si el magma o algún otro fluido se movía hacia la superficie. En base a la historia del volcán y el análisis de los datos de monitoreo fuimos capaces de determinar qué tipos de materiales podrían moverse hacia la superficie. Las posibles composiciones de magma y fluido nos ayudaron a saber qué tipos de riesgos podrían ocurrir potencialmente. Los posibles tipos de riesgos nos ayudan a determinar el tipo de alerta en tiempo real que se necesita para prevenir la muerte y los daños a la propiedad.

Tipos de técnicas de monitoreo

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