Cuando en las noticias escuchamos información sobre volcanes que se encuentran en erupción arrojando lava y cenizas, generalmente nos preocupamos de las personas que viven en sus inmediaciones. De hecho, casi una de cada diez personas en todo el mundo vive a menos de 100 kilómetros de un volcán del Holoceno, es decir, de los que consideramos activos. Para los que viven cerca de uno de estos volcanes, cultivan sus suelos fértiles, hacen uso de sus recursos minerales y geotermales o visitan los paisajes tan espectaculares que modelan sobre la superficie de la tierra, es fundamental comprender cómo funciona un volcán: ¿por qué está entrando en erupción?, ¿cómo evolucionará la erupción?, ¿cuándo terminará? Actualmente, los investigadores que trabajamos en el pronóstico de erupciones no comprendemos del todo cómo un volcán pasa de un “estado de posible inquietud” a “arrojar lava y cenizas cual fuegos artificiales”, ya que no tenemos herramientas ni observaciones tan precisas para pronosticar erupciones como las que utilizan los meteorólogos para realizar la previsión del tiempo.
¿Qué es el pronóstico de una erupción?
El pronóstico de erupciones volcánicas es uno de los grandes retos de la volcanología moderna. Se trata de una estimación del momento y de la probabilidad de que se produzca una erupción. Una predicción, en cambio, es mucho más específica tratándose de una afirmación determinista, es decir, señala con exactitud dónde, cuándo y cómo ocurrirá una erupción. Por eso, una predicción solo puede resultar correcta o incorrecta, mientras que el pronóstico lleva asociado un grado de incertidumbre.
Los pronósticos a corto plazo, es decir, las alertas que realizan los científicos para anticipar erupciones inminentes que pueden ocurrir en cuestión de horas, días o semanas, tienen por objeto ganar tiempo para la preparación y protección de la población así como para la minimización daños materiales. Se basan principalmente en datos de monitoreo obtenidos mediante técnicas de vigilancia volcánica. A partir de estos datos se pueden detectar e interpretar periodos de agitación en la actividad propia de un volcán.
La vigilancia volcánica (Figura 1) puede incluir registros sobre la actividad sísmica de la zona (pequeños temblores que indican la fracturación del medio debido al movimiento de magma); la deformación del terreno (el volcán y su medio circundante se hincha o se hunde debido al movimiento y acumulación de magma en el interior del medio); cambios de temperatura en el suelo o en fumarolas; emisiones o cambios en las emisiones de gases volcánicos como el dióxido de azufre o el dióxido de carbono; y variaciones en aguas termales, manantiales cercanos o fluidos subterráneos que comprenden el sistema hidrotermal del volcán.
Por su parte, los pronósticos a largo plazo tienen por objeto estimar el potencial eruptivo de un volcán y comprender los riesgos asociados con el fin de planificar el uso del suelo, diseñar rutas de evacuación y reducir la vulnerabilidad de las comunidades asentadas en sus inmediaciones. Se apoyan, sobre todo, en el estudio del pasado geológico, es decir, en los registros de erupciones anteriores (cuántas han ocurrido, cada cuánto tiempo y con qué intensidad); en el análisis de los productos emitidos (cenizas, lavas y flujos piroclásticos) lo que permite reconstruir la historia eruptiva del volcán y qué zonas se vieron afectadas en el pasado; en el tipo erupciones históricas (con más o menos carácter explosivo, efusivo o mixto); y en los patrones de recurrencia que indican cada cuánto suele entrar un volcán en erupción y qué escenarios son más probables. Con todo este tipo de información se pueden preparar mapas de peligros volcánicos que muestran las zonas que podrían estar más expuestas a cenizas, flujos de lava, inundaciones de lodo y ceniza o corrientes piroclásticas durante una erupción.
Con un ejemplo sencillo podemos ver que ambos tipos de pronóstico son complementarios e idealmente necesarios. Imaginemos que un volcán ha tenido una erupción más o menos cada 200 años en los últimos miles de años y que su última erupción fue hace 180 años. Un pronóstico a largo plazo diría que existe una probabilidad alta de que el volcán vuelva a entrar en erupción en las próximas décadas lo que permite diseñar planes de evacuación, tomar decisiones y prepararse ante una posible erupción y sus efectos sin necesidad de considerar datos obtenidos mediante técnicas directas de vigilancia volcánica. No obstante, al considerar los datos de monitoreo, los científicos podemos observar alteraciones en las señales registradas lo que nos permite estimar la probabilidad de una erupción inminente y, por tanto, alertar a las autoridades para la evacuación de poblaciones siguiendo planes previamente establecidos y restricciones de acceso a zonas consideradas peligrosas.
Pronóstico sobre la duración de una erupción, ¿qué herramientas tenemos?
Hasta ahora, hemos descrito cómo se pronostica el inicio de una erupción. Sin embargo, una vez que comienza, la actividad eruptiva puede durar horas, días, meses e incluso años. Además, el estilo eruptivo (Figura 2) puede cambiar en estos intervalos de tiempo. Por tanto, el pronóstico eruptivo debería incluir también detalles sobre el tipo de actividad que se espera, la duración aproximada de la erupción y el grado de impacto de los peligros asociados sobre la población e infraestructuras vulnerables a sufrir estos peligros.
Si nos centramos en la duración de una erupción volcánica, por lo general, un buen punto de partida para realizar su pronóstico es el registro de erupciones pasadas, es decir, si en el pasado las erupciones duraron días, meses o años, pero muchas veces no sabemos si nos enfrentamos a un “cisne negro”. Otro de los factores a tener en cuenta es el tipo de erupción (Figura 2), aunque este puede cambiar a lo largo de la duración de la erupción. Estadísticamente, las erupciones explosivas suelen ser más cortas que las erupciones efusivas debido, principalmente, a la viscosidad del magma emitido, o dicho de otro modo a lo espeso o fluido que es.
Las erupciones explosivas se nutren de magmas muy viscosos con mucho contenido en sílice en el que las burbujas de gas quedan atrapadas como en un refresco cerrado. Al liberarse lo hacen de forma rápida y violenta como cuando agitamos el refresco gaseoso. En las erupciones efusivas, el magma con poco contenido en sílice (magma basáltico) fluye de forma más fácil, casi como el aceite y los gases escapan poco a poco, produciendo erupciones más sostenidas en el tiempo. No obstante, hay otros factores que intervienen en la duración de una erupción, como el volumen de magmas acumulados previamente o las características del conducto volcánico por el que los magmas se abren camino hacia la superficie terrestre. La monitorización de la actividad volcánica (sismicidad, gases, deformación y/o tasa de salida de magma) en el transcurso de una erupción permite controlar estos factores como vamos a ver para la erupción de Tajogaite (La Palma, Islas Canarias, 19/09/2021-13/12/2021). Durante esta erupción realizamos un pronóstico exitoso sobre su duración mediante datos de deformación del terreno obtenidos de forma diaria (Charco et al., 2024).
Erupción de Tajogaite
La erupción de Tajogaite (Figura 3), con 85 días duración, es la más larga registrada en la isla de La Palma desde que existen registros históricos y causó grandes daños materiales (daños directos estimados en más de mil millones de euros). Es un ejemplo de erupción de tipo basáltico de carácter eminentemente efusivo. En las últimas décadas, la monitorización de muchas erupciones de este tipo ha evidenciado comportamientos de disminución sostenida del volumen de lavas emitido, de la emisión de gases y de las deformaciones del terreno. Así, en la erupción de Tajogaite, los datos de deformación registrados por el Instituto Geográfico Nacional (IGN) diariamente mediante estaciones GNSS (Global Navigation Satellite Systems como el GPS) mostraban este tipo de comportamiento, que se puede asimilar a una curva temporal con forma de tobogán muy empinado al inicio de la erupción que poco a poco se hace cada vez más horizontal.
Este patrón temporal (decrecimiento exponencial) en la deformación indicaba que, llegado a un punto, esta se iba a ralentizar, lo que correspondería, si consideramos el símil del tobogán, con su aplanamiento. Por tanto, si podíamos prever el punto en el que comenzaría este aplanamiento, podríamos determinar el momento en el que las deformaciones observadas decaerían de forma cada vez más lenta y, por tanto, realizar un pronóstico sobre su finalización basándose en porcentajes del valor total de deformación que se observaría durante la erupción lo que depende de la cantidad de magma eruptible acumulado en la cámara magmática.
Partiendo de dos hipótesis, este pronóstico se corresponde con el del fin de la erupción. La primera hipótesis supone que la corteza terrestre se comporta de forma elástica, lo que no se trata de una idea descabellada, ya que existen evidencias de que así lo hace a escalas temporales de horas a días. Por ejemplo, sabemos que la Tierra se deforma elásticamente como consecuencia de la acción gravitatoria del Sol y la Luna sobre nuestro planeta. Si pensamos en la Tierra como en una pelota llena de agua y tiramos de ella suavemente, no solo se mueve el agua (marea), sino que la propia pelota se estira un poquito. Esa deformación se conoce como marea terrestre y hace que el suelo que pisamos suba y baje unos cuantos centímetros periódicamente según el lugar de la superficie terrestre en que nos encontramos y la posición de los astros. La segunda hipótesis, que comprobamos con posterioridad a la erupción, suponía que en el transcurso de la erupción el depósito de magma que la estaba nutriendo no sufría recargas externas significativas como, por ejemplo, sucede cuando el suministro de agua de una casa depende de un depósito. A medida que vamos consumiendo el agua, esta se agota si no recargamos el depósito de vez en cuando, a pesar de que tengamos un río al lado del que recoger agua. Con estas dos hipótesis, la deformación observada y el volumen de lava siguen una ley de escala lineal, es decir, los patrones de la deformación y de los volúmenes de lava observados seguían una tendencia con la misma tasa de crecimiento/decrecimiento exponencial, respectivamente (Figura 4).
Siguiendo estas consideraciones e hipótesis de partida, 40 días antes de que finalizara la erupción, observamos que los datos de deformación tenían una tendencia exponencial decreciente que conseguimos ajustar obteniendo un pronóstico de que la erupción finalizaría entre el día 53 y 93 desde su comienzo lo que, a posteriori, se correspondería con un error de aproximadamente el 45 % de la duración real de la erupción. Aunque este pronóstico era demasiado incierto para tener implicaciones desde el punto de vista práctico, se encontraba dentro del rango de duración de las erupciones históricas en La Palma que, según los registros existentes, han durado de 24 a 84 días. Por tanto, con el modelo de decrecimiento exponencial propuesto, fuimos capaces de estimar una duración para la erupción que estaba en consonancia con la de las erupciones históricas más largas de la isla. No obstante, y a pesar de este pronóstico exitoso, aún nos queda mucho por hacer para que este tipo de pronósticos sean operativos y podamos exportar estas metodologías a otros volcanes activos.
Referencias
- Charco, M., González, P. J., Pallero, J. L. G., García-Cañada, L., del Fresno, C., & Rodríguez-Ortega, A. (2024). The 2021 La Palma (Canary Islands) eruption ending forecast through magma pressure drop. Geophysical Research Letters, 51, e2023GL106885. doi: 10.1029/2023GL106885
