¿Qué tecnologías utilizan los expertos, geólogos y científicos que estudian volcanes para conocer el estado de los mismos y cuándo es posible que entren en erupción?

Durante el mediodía de este domingo, 19 de septiembre, el volcán de Cabeza de Vaca, dentro del complejo de la Cumbre Vieja en la isla canaria de La Palma, entraba en erupción. Aunque impresionante, ver correr el magma por las laderas no es algo del todo inesperado, ya que hacía días que los expertos advertían de que era posible que esto ocurriese dada la fuerza y la actividad magmática.

Ahora bien, ¿cómo son capaces de medir esa actividad o predecir una erupción? A estas alturas de la evolución humana, por supuesto hallamos en la tecnología la respuesta a esta pregunta. Existen numerosas técnicas que posibilitan estudiar y controlar el estado en que se encuentra un volcán -si bien todavía no somos capaces de controlar el volcán en sí y poder contenerlo-.

Una estimación conservadora afirma que se han salvado al menos 50.000 vidas durante el último siglo como consecuencia de estas mejoras [tecnológicas].

Hace tiempo que la comunidad científica ha determinado que antes de que un volcán estalle se producen una serie de signos que nos pueden dar una pista de lo que va a suceder. De manera tradicional, los expertos en este campo han utilizado instrumentos varios emplazados in situ para medir la actividad. Y, aunque como decimos la tecnología ha avanzado mucho y facilita tener muchos más datos, ese tipo de herramientas ‘más analógicas’ todavía son parte fundamental para controlar la situación.

Algunos de esos instrumentos, por ejemplo, se utilizan para monitorizar las emisiones de CO2. Diversas investigaciones, como una recientemente publicada en la revista Nature que ha estudiado el Complejo Volcánico Los Humeros en México, afirman que una mayor expulsión de estos gases indica entre otras cosas mayor actividad y, por tanto, mayor riesgo de erupción. Otro elemento que claramente es necesario es un medidor que recoja datos de la actividad sísmica del terreno.

Erupción volcánica en La Palma (Canarias), el 19 de septiembre de 2021.
Erupción volcánica en La Palma (Canarias), el 19 de septiembre de 2021.
EP

Control desde el espacio

Pero además de estas técnicas para detectar cambios en la superficie y pequeños terremotos causados por el movimiento del magma interior o medir cambios en los gases emitidos por los respiraderos, actualmente existen otras vías más avanzadas que ayudan a medir la actividad volcánica. Hace algunos meses te contábamos, por ejemplo, cómo los satélites podrían ayudar a detectar cuándo un volcán va a entrar en erupción.

Un nuevo estudio de un grupo del Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA sugiere la posibilidad de hacer una medición de todo el calor que sale de un volcán, ya que la mayor parte de la energía volcánica se libera en forma de calor, a través de satélites. 

El equipo del JPL propone para lograr esa tarea utilizar los datos de radiación térmica de los satélites Terra y Aqua de la NASA, los cuales de forma combinada hacen dos coberturas globales de la Tierra haciendo mediciones de un píxel de 1 kilómetro por 1 kilómetro.

Desde que estos satélites se conectaron en 2002 han registrado cinco volcanes que han tenido erupciones significativas: Ontake en Japón, Ruapehu en Nueva Zelanda, Calbuco en Chile, Redoubt en Alaska y Pico do Fogo en Cabo Verde.

Se observaron tendencias crecientes de temperatura durante los períodos de dos a cuatro años que preceden a cada erupción. Los investigadores dicen que esto podría representar una combinación de dos procesos: primero, el magma que avanza más cerca de la superficie -y libera gases- podría estimular la circulación hidrotermal, llevando calor para calentar la superficie desde abajo; en segundo lugar, si esto empuja más humedad a la capa del suelo, el suelo podría emitir más radiación térmica y, por lo tanto, parecerá “más brillante” para los satélites.

Imagen del Volcán de Fagradalsfjal en Islandia.
Imagen del Volcán de Fagradalsfjal en Islandia.
Unsplash

No obstante, esta no es la única información que pueden aportar los satélites. Uno de los síntomas principales de que un volcán puede estar en riesgo de erupción es la deformación del terreno provocada por un aumento de la actividad volcánica. El sistema InSAR, sumado al clásico GPS, es una de las técnicas más usadas hoy en día: un satélite realiza dos fotos consecutivas separadas por unos pocos días de la misma zona, luego, mediante interferometría, se superponen ambas para crear una tercera imagen que muestra las desviaciones del terreno al milímetro, después con una red de GPS se puede medir el desplazamiento del terreno en uno o varios puntos concretos.

Como se ha señalado, esta deformación del terreno no es lo único que nos indica que hay que dar la voz de alarma. Decíamos que la actividad sísmica es otro punto importante y que para detectarla se tiene que emplear una red de sismógrafos de especial precisión para advertir los enjambres -pequeños terremotos indetectables para los aparatos de medida tradicionales- producidos por el movimiento interno de los fluidos en el volcán. Y el otro factor clave es la emisión de gases, principalmente SO2 -dióxido de azufre- y CO2 -dióxido de carbono-, en cantidades anormales. Los satélites juegan otra vez un papel clave. El MODIS y el OCO-2 de la NASA se encargan de detectar anomalías en este parámetro que puedan indicar posibles erupciones.

Investigadores con un dron multirrotor en el volcán Rabaul.
Investigadores con un dron multirrotor en el volcán Rabaul.
Proyecto ABOVE

Drones de exploración

En algunas ocasiones, la tarea de recolección de datos es casi una misión imposible, especialmente en aquellos volcanes que se encuentran en lugares recónditos e inaccesibles del mundo. Es en esos casos en los que entra en acción un conocido amigo con hélices de la tecnología: los drones.

En la isla de Manam, en Papúa Nueva Guinea, donde se encuentra el volcán del mismo nombre, un grupo internacional de investigadores encabezado por la Universidad de Bristol ha abierto una nueva posibilidad para la exploración y la recolección de datos volcánicos gracias a estas pequeñas naves autónomas.

El objetivo del Proyecto ABOVE es la implementación de la robótica aérea para monitorizar las emisiones de CO2 y, de este modo, contar con más datos para conocer mejor la actividad volcánica, analizar las emisiones de los volcanes más impenetrables del planeta y, en la medida de lo posible, tratar de predecir posibles erupciones volcánicas con la mayor precisión. Además, al emplear drones no tripulados la seguridad de los investigadores tampoco se pone en peligro.

Al equipar los drones con sensores de gas en miniatura, espectrómetros y recolectores de muestras, se pudo analizar las emisiones de gas de la cumbre del Manam en pocas horas.

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Análisis de datos

Como no podía ser de otra manera, big data, machine learning e inteligencia artificial también tienen cabida en el mundo de los volcanes.

En una entrevista concedida a El Español, el equipo del Instituto Vulcanológico de Canarias (INVOLCAN) -que, desde la isla de Tenerife, estudia la actividad de las propias islas y de una cantidad considerable de volcanes de todo el mundo- explicaba que los datos recogidos por los instrumentos y satélites pasan a su centro de operaciones, donde personas analizan la información recogida.

Para avanzar en este campo, contaban que están creando “proyectos de machine learning, con el objetivo de que un servidor o un ordenador aprenda a interpretar las señales sísmicas”. Entre ellos han desarrollado “un software para que aprenda a procesar las señales y hacerlo casi mejor que los humanos”. Cuando se tienen muchas estaciones, la cantidad de datos que se reciben diariamente es inmensa en un día normal. Una carga de trabajo que crece exponencialmente cuando ocurren situaciones como la que tiene lugar ahora en La Palma.

Las nuevas formas de control salvan vidas

En 1815, la cumbre del Monte Tambora, un pico de 4.300 metros de altura de la isla indonesia de Sumbawa, estalló en una violenta erupción, tanto que es considerada como la más potente jamás registrada. El magma arrasó las poblaciones cercanas, acabando con 60.000 vidas, según las estimaciones más conservadoras. Dos siglos después, la ciencia y tecnología para predecir cuándo ocurrirá una catástrofe volcánica ha evolucionado radicalmente. De hecho un reciente informe elaborado por Global Volcano Model, asociación internacional de los observatorios que vigilan el estado de los volcanes, indica que estos avances han permitido salvar al menos 50.000 vidas a lo largo del último siglo.

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