Vulcanología desde el Espacio

Monitoreo y estudio de volcanes desde el espacio

Antulio Zaragoza

Fecha: 2018-06-19


Actualmente se pueden monitorear gran cantidad de  fenómenos naturales desde el espacio. Esto se hace a través de las técnicas agrupadas en la Percepción Remota (PR), en combinación con satélites artificiales los cuales llevan sensores que registran y almacenan imágenes  a partir de longitudes de onda definidas en el espectro electromagnético. Este es el caso de los volcanes y sus fenómenos.  Específicamente, para el monitoreo volcánico, se utilizan las longitudes de onda correspondientes a las microondas, infrarrojo, visible  y ultravioleta.  A su vez, dependiendo del tipo de sensor (pasivo o activo), será el fenómeno volcánico  que se pueda detectar. 

 

Sensores pasivos u ópticos. Utilizan una fuente de energía luminosa externa para poder registrar datos, comunmente el Sol, por lo que solo pueden obtener datos durante el día (excepto los sensores infrarrojos). Por ejemplo en los satélites: LANDSAT, SPOT, MODIS, ASTER, RapidEye, QuickBird, GeoEye, etc.

 

Sensores activos o RADAR. Son aquellos que generan su propia fuente de “iluminación” por lo que pueden operar a cualquier hora del día. Como ejemplo en los satélites: ERS, RADARSAT, Sentinel 1, Terra SAR-X, etc.

 

Imagen en falso color del volcán Popocatépetl. Esta imagen fue obtenida por el satélite artificial SPOT 5 en el año 2014.

Imagen en falso color del volcán Popocatépetl. Esta imagen fue obtenida por el satélite artificial SPOT 5 en el año 2014. Elaboración propia.

 

Pero esto no es nuevo, la supervisión de algunos fenómenos volcánicos empezó en la década de los setenta y desde ese tiempo se han incrementado el número de fenómenos que se pueden estudiar, así como su precisión y velocidad. En la actualidad se pueden monitorear fenómenos tales como:

 

1) Detección de columnas eruptivas, distribución espacial de las cenizas, gases y aerosoles producidos por las erupciones o pluma de gases.

2) La energía térmica emitida por el volcán. 

3) Cartografía de superficie de la deformación de un volcán antes y después de una erupción.

4) Medición de la topografía del volcán y cambio topográfico.

5) Estudio de depósitos volcánicos y modelación del relieve como consecuencia de caída de material, extrusión de lava, flujos de oleadas piroclásticas, lahares, avalanchas. 

 

Sensores pasivos u ópticos

 

Dentro de las imágenes obtenidas a partir de sensores pasivos u ópticos, se pueden hacer mediciones térmicas a través de sensores infrarrojos, ya que las erupciones volcánicas se asocian casi invariablemente con perturbaciones térmicas, ya sea a través de cambios en temperatura de los cuerpos de agua o escurrimientos cercanos o provenientes del volcán, extrusión de material caliente sobre la superficie de la Tierra o sobre el edificio volcánico e inyección de cenizas y gases a la atmósfera. De igual manera, cuando los productos volcánicos como cenizas y gases son expulsados ​​a la atmósfera, la PR es importante para calcular sus impactos a corto y largo plazo. En el caso de la ceniza, pequeñas o grandes cantidades pueden causar alteraciones o daños a las actividades humanas y a su infraestructura. 

 

Sensores activos o de RADAR

 

Con las imágenes obtenidas a partir de sensores activos o RADAR, se puede estimar la deformación de la superficie de un volcán. El registro de la deformación es importante ya que proporciona información sobre lo que está sucediendo dentro del volcán y para pronosticar posibles erupciones volcánicas. Por lo general, la deformación en los volcanes activos generalmente ocurre gradualmente debajo del volcán, lo que resulta en cambios muy pequeños (escala de milímetros a centímetros) en la superficie. Incluso cuando estos cambios son muy pequeños, es muy importante detectarlos porque pueden indicar si el magma dentro del volcán está presurizando o despresurizando el edificio. Por ejemplo, la elevación del terreno se puede interpretar como la entrada de nuevo magma a la cámara magmática antes de una erupción, al contario de la subsidencia post eruptiva, lo cual se asocia a la salida del magma almacenado en la corteza.

 

 

Esta imagen de radar adquirida por el instrumento SIR-C / X-SAR a bordo del transbordador espacial Endeavour muestra el volcán Teide. La ciudad de Santa Cruz de Tenerife es visible como el área morada y blanca en el borde inferior derecho de la isla. Los flujos de lava en el cráter de la cumbre aparecen en tonos de verde y marrón, mientras que las zonas de vegetación aparecen como áreas de color púrpura, verde y amarillo en los flancos del volcán.

 

Imagen del Rada de Apertura Sintética (SAR) Sentinel 1, del  8 de junio del 2018, en donde se muestran los lahares ocasionaditos por el volcán de Fuego de Guatemala, posteriores a la erupción del día 3 de junio del mismo año. Se hicieron combinaciones tipo RGB a partir de la polarización de la onda electromagnética, Dual Pol Ratio Sigma0 VV+VH: Red Sigma0_VV_db, Green Sigma0_VH_db, Blue Red Sigma0_VV/Sigma0_VH. Elaboración propia.

Imagen del Radar de Apertura Sintética (SAR) del satélite Sentinel 1, del  8 de junio del 2018, en donde se muestran los lahares ocasionados por el volcán de Fuego de Guatemala, posteriores a la erupción del día 3 de junio del mismo año. Se hicieron combinaciones tipo RGB a partir de la polarización de la onda electromagnética, Dual Pol Ratio Sigma0 VV+VH: Red Sigma0_VV_db, Green Sigma0_VH_db, Blue Red Sigma0_VV/Sigma0_VH. Elaboración propia.

 

Perspectiva a futuro

 

En las últimas dos décadas han aumentado el número de estudios de volcanes a partir de la PR  .Sin embargo, hay numerosos desafíos que deben abordarse en términos de maximizar el beneficio científico y la utilidad, en términos de monitoreo, de la observación de la Tierra, aplicada a los volcanes. En México son pocos los trabajos que emplean imágenes ópticas o de radar en ambientes volcánicos, aunque a nivel mundial es un tema ya trabajado desde hace varias décadas. No cabe duda de que la PR seguirá desempeñando un papel fundamental en los hitos futuros de la ciencia vulcanológica, en especial en México, considerando que dentro del país existe una gran franja volcánica que va desde Jalisco hasta Veracruz, en el cual se encuentran más de dos mil volcanes y varios de ellos activos, lo cual representa un área de oportunidad para los vulcanólogos mexicanos.

 

Compendio de algunos satelites con sensores de tipo optico y de RADAR.



Referencias:

Pyle, D., Mather, T., Bugss, J. 2018. Remote sensing of volcanoes and volcanic processes: integrating observation and modelling – introduction. Sugurdsso, H. Editor. Encyclopedia of Volcanoes. Academic Press. Garcia, C. 2014. Discriminación de unidades volcánicas a partir de imágenes ópticas y radar: estudio de caso volcán de colima, periodo 2004-2014. universidad autónoma del estado de méxico. facultad de geografía . Sanderson, R. INTRODUCTION TO REMOTE SENSING. New Mexico State University. Nayak, S., Zlatanova S., editores. 2008. Remote Sensing and GIS Technologies for Monitoring and Prediction of Disasters. Springer NASA, 2010. Tour of the electromagnetic spectrum. Davila, N., Zucca, F., Caballer, L. 2010. Evaluación de cambios superficiales asociado a la actividad reciente del volcán de colima empleando imágenes de radar TERRASAR-X de muy alta resolución. IX Reunión Nacional de Geomorfología . García, C. 2014. Discriminación de unidades volcánicas a partir de imágenes ópticas y radar: estudio de caso volcán de colima, periodo 2004-2014. Universidad Autónoma del Estado de México. Chaussard, E., Amelung, F. & Aoki, Y., 2013. Characterization of open and closed volcanic systems in Indonesia and Mexico using InSAR time series, J. geophys. Res.: Solid Earth, 118, doi:10.1002/jgrb.50288 Pyle, D.,  Mather, T.,  Biggs, J. 2013. Remote sensing of volcanoes and volcanic processes: integrating observation and modelling – introduction. Geological Society, London, Special Publications, 380, 1-13, 25 Pyle D. M., Mather T. A. 2003. The importance of volcanic emissions in the global atmospheric mercury cycle. Atmospheric Environment 37:5115–5124. URL de paginas y videos http://www.dailymail.co.uk/news/article-2245648/Plosky-Tolbachik-volcano-erupts-NASA-satellite-captures-red-hot-lava-flowing-Russia.html https://es.wikipedia.org/wiki/Radar_interferom%C3%A9trico_de_apertura_sint%C3%A9tica#/media/File:SAR_Kilauea_topo_interferogram.jpg http://www.mshslc.org/wp-content/uploads/2015/01/Inflation-and-Deflation.png https://www.youtube.com/watch?v=6qAu-NHudp4 https://www.aerospace-technology.com/projects/advanced-land-observing-satellite-2-alos-2/ https://directory.eoportal.org/web/eoportal/satellite-missions/j/jers-1 https://directory.eoportal.org/web/eoportal/satellite-missions/c-missions/cosmo-skymed http://www.comunidadism.es/actualidad/el-landsat-8-vigilara-los-procesos-de-cambio-de-la-tierra https://arset.gsfc.nasa.gov/disasters/webinars/intro-SAR



Etiquetas: Percepción Remota,SAR,imágenes de satelite.

Revista Hacia El Espacio de divulgación de la ciencia y tecnología espacial de la Agencia Espacial Mexicana.




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