El gran reto científico: predecir una erupción es fácil, saber cuándo acaba aún es imposible
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Matemáticas volcánicas

El gran reto científico: predecir una erupción es fácil, saber cuándo acaba aún es imposible

Los avances científicos y tecnológicos de los últimos años suponen un gran salto para monitorizar la sismicidad, la deformación del terreno y los gases. Sin embargo, aún no es suficiente

placeholder Foto: Tres semanas de erupción en La Palma, y subiendo. (EFE)
Tres semanas de erupción en La Palma, y subiendo. (EFE)

¿Podemos pronosticar el principio y el final de la erupción de un volcán? La respuesta corta es no. Sin embargo, en los últimos años se han producido tantos avances científicos y tecnológicos en este campo que, al menos, es posible predecir de forma aproximada cuándo se producirá. En La Palma está el mejor ejemplo: días antes los científicos ya sabían que había muchas posibilidades de que se produjera, aunque no fueran capaces de precisar ni el momento ni el lugar exactos. Una vez que ha ocurrido, tampoco saben cómo evolucionará ni cuándo llegará a su final, pero tienen claro que este momento histórico supondrá un hito sin precedentes para entender el vulcanismo en Canarias.

Los vulcanólogos rechazan la palabra "predecir", prefieren hablar de "pronosticar", porque este verbo remite a un concepto más científico, ya que implica anticipar lo que pasará en el futuro en términos de probabilidad y sobre la base de indicios sólidos, como ocurre con los pronósticos del tiempo. Sin embargo, lo tienen más difícil que sus colegas meteorólogos. "Ellos pueden estudiar los parámetros en todo el espacio que le interesa, en toda la atmósfera, con globos sonda y satélites; mientras que nosotros solo podemos medir en la fina capa de la superficie terrestre, lo que ocurre debajo lo tenemos que inferir, así que nuestra incertidumbre es muchísimo mayor, todo es interpretativo", explica a Teknautas Alicia Felpeto, experta del Instituto Geográfico Nacional (IGN).

Foto: Varios operarios del buque oceanográfico Sarmiento de Gamboa, junto al robot submarino Liropus 2000. (EFE)

Sin embargo, la labor del IGN en La Palma permitió poner en marcha un plan de evacuación y evitar daños personales. ¿Cómo lo consiguió? Las técnicas de pronóstico se basan en medir los cambios que produce el magma cuando asciende por el interior de la corteza terrestre. En primer lugar, fractura la roca y provoca terremotos, lo que se puede medir con precisión en las estaciones sísmicas. En segundo lugar, produce una sobrepresión en el entorno que abomba el terreno varios centímetros, lo que indica cuál es la zona más probable de erupción. En tercer lugar, libera gases que van ascendiendo por las fracturas y por los poros de la corteza, gases que se pueden medir en la superficie y que también quedan atrapados en los acuíferos subterráneos.

Sismicidad, deformación del terreno y gases son los tres pilares fundamentales que permiten anticipar una erupción inminente, pero también modifica el campo geomagnético y la gravedad en la zona de estudio. "La gravimetría y el geomagnetismo es lo que llamamos precursores débiles, es decir, que por sí mismos no nos aportan mucho, pero permiten corroborar los pronósticos de otras técnicas", apunta la experta. "Si somos capaces de interpretar de forma conjunta todos esos datos, podemos pronosticar varias cosas acerca de la erupción", destaca, pero las dos más importantes son cuándo y dónde, cuestiones especialmente complicadas si estamos hablando de un vulcanismo monogenético como el de La Palma, es decir, el que provoca una erupción una sola vez en un lugar donde previamente no había volcán.

En el marco temporal, lo que se puede monitorizar es cómo va aumentando la probabilidad de que haya una erupción y eso ocurre cuando se precipitan los acontecimientos que se pueden observar y medir. "No es una cuestión de que lleguemos a un número determinado de terremotos, sino de que se acelere esa actividad sísmica, la deformación del terreno o la emisión de gases". En el caso de La Palma, los primeros enjambres sísmicos (un número muy importante de temblores en poco tiempo) se remontan a octubre de 2017, cuando se empezaron a detectar a unos 30 kilómetros de profundidad. Durante cuatro años estos episodios se repitieron, hasta que se produjo el décimo enjambre sísmico el 11 de septiembre de 2021. "Empezó como los anteriores, pero los terremotos comenzaron a generarse más cerca de la superficie terrestre, a menor profundidad", relata Felpeto.

placeholder Erupción. (EFE)
Erupción. (EFE)

La otra gran pregunta es dónde ocurrirá la erupción y es aún más difícil de precisar, porque los volcanes monogenéticos pueden aparecer en cualquier lugar dentro de una zona que tenga actividad volcánica. El proceso se pone en marcha a varios kilómetros de profundidad, pero el magma, cuando está cerca de la superficie, "puede cambiar bruscamente de dirección y tendencia y desviarse decenas de metros o varios kilómetros". A pesar de todo, los científicos han ido aprendiendo que algunos puntos tienen más probabilidad que otros, así que para tratar de precisar combinan estudios a largo y a corto plazo. A largo plazo, intentan caracterizar erupciones pasadas, a partir de las huellas que han dejado en el terreno, para intentar anticipar por dónde puede salir el magma. A corto plazo, vigilan las anomalías en la zona donde está ocurriendo la reactivación volcánica. "No podemos decir exactamente las coordenadas, pero sí acotar cada vez más la zona en la que es más probable que se abra el centro eruptivo", comenta la investigadora del IGN.

Más tecnología y hallazgos científicos

En los últimos años, probablemente el aspecto que más ha avanzado es la medición de la deformación terrestre. Por una parte, se utilizan técnicas sobre el terreno, como los inclinómetros o clinómetros (como su nombre indica, miden la inclinación del terreno), distanciómetros (la distancia entre dos dispositivos) o niveles, según explica José Fernández, investigador del Instituto de Geociencias (IGEO, centro mixto del CSIC y la Universidad Complutense de Madrid) y experto en geodesia, una especialidad que, en este caso, permite analizar dónde se acumula el magma y por dónde puede ascender.

La precisión de estos aparatos es cada vez mayor, pero la auténtica revolución está en la observación remota, que se ha desarrollado en poco más de una década, tal y como recogían Fernández y otros especialistas en un análisis publicado en 2020 en la revista 'Remote Sensing', precisamente, sobre La Palma. Por una parte, destaca la interferometría radar, una medida por satélite que permite estudiar la deformación en el conjunto de la isla, aunque tiene el inconveniente de que el satélite que proporciona esta información solo pasa por encima de Canarias cada cierto número de días. El radar también puede ser aerotransportado, lo que se denomina tecnología LiDAR (del inglés Light Detection and Ranging o Laser Imaging Detection and Ranging).

Asimismo, el GPS está siendo fundamental. Aunque los geólogos también dependen de los satélites que ofrecen este servicio, su preocupación más importante es la distribución de los sensores que tienen que colocar sobre el terreno. "Es importante la configuración de la red y cuántos tienes: si son pocos, fallas al detectar la deformación; si no están bien distribuidos, te ocurre lo mismo", comenta Fernández. En cualquier caso, el GPS y el radar permiten estudiar pequeñas deformaciones con alta precisión.

Hasta pocos días antes de la erupción, no se registró un abombamiento del terreno significativo en La Palma. "Lo habitual era entre 0,5 y dos centímetros al año", recuerda el investigador, pero cuando el volcán estalló se llegaron a alcanzar los 20 centímetros en algunos puntos. "El problema de Canarias es que no se sabe dónde puede producirse la erupción, así que no sabes dónde debes medir", lamenta. "Si estás estudiando el Etna, lo tienes muy claro", porque hay un cono volcánico muy alto y bien definido, es decir, un estratovolcán. Aunque el Teide también lo es, no todas las erupciones de Tenerife han ocurrido en esta cumbre, "así que no te puedes centrar en cubrir ese punto del volcán, sino el máximo de superficie de la isla".

Otro problema es que no se puede establecer una medida estándar a partir de la cual la deformación del terreno indique un peligro inminente. En los Campos Flégreos (Italia), una vasta caldera volcánica considerada por muchos expertos como un supervolcán dormido, se producen deformaciones anuales por encima de los 10 centímetros, pero hasta ahora no han tenido consecuencias. En La Palma, con datos similares y solo en una zona concreta, sí se produjo la erupción.

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Foto: EFE.

Apenas unos días antes de que el volcán de Cumbre Vieja entrara en acción, la revista científica 'Geology' publicó un artículo que puede ser significativo para mejorar los pronósticos eruptivos. Teresa Ubide, investigadora de la Universidad de Queensland (Australia), y otros expertos revelaban aspectos desconocidos del comportamiento de los gases previos a una erupción y se centraban, precisamente, en islas oceánicas consideras un punto caliente, como las Canarias. "El magma se genera a más de 60 kilómetros de profundidad, pero se filtra hacia la superficie y alcanza un punto crítico de condiciones ideales a entre 10 y 15 kilómetros, a los que en el archipiélago canario situaríamos el límite entre la corteza y el manto terrestre", explica. A esa "profundidad crítica", los gases disueltos en el magma son capaces de separarse de este. Y lo explica con una ilustrativa metáfora: "Es como abrir una botella de champán". Del mismo modo que las burbujas se separan del líquido y hacen que el tapón salga disparado, junto con parte del contenido líquido, en la erupción los gases empujan la salida del magma.

Este trabajo, que utiliza datos de El Hierro y los compara con los de otras islas oceánicas a nivel global, aumenta el conocimiento y puede ayudar a establecer pronósticos basados en el comportamiento típico de algunos volcanes en islas oceánicas. "El pasado es la clave para el futuro y ayuda a interpretar los datos en tiempo real", señala Ubide. En este aspecto, los últimos avances tecnológicos incluyen la utilización de drones, que son capaces de acceder a zonas de difícil acceso para monitorizar los gases. "En La Palma hay un sistema de monitorización muy bueno, pero en otros lugares del planeta es más complicado. Por ejemplo, en Papúa Nueva Guinea los drones han ayudado a monitorear gases que indiquen la llegada de nuevo magma", comenta.

Cómo evoluciona y cuándo acaba

Precisamente, los pronósticos sobre la evolución y el final de una erupción son aún más complejos, porque dependen de la realimentación del volcán con magma más profundo. "A veces hacemos cálculos del volumen de magma que puede producir la deformación del terreno y podemos tener una idea del reservorio más superficial. Lo que sucede en Canarias es que hay un reservorio más profundo, alejado y enmascarado; y eso no lo podemos evaluar tan fácilmente, aunque se avanza cada vez más", comenta la vulcanóloga del IGN.

Foto: Apariencia de la atmósfera en las islas Canarias.

De hecho, a las tres principales técnicas de vigilancia previas a la erupción (sismicidad, deformación y gases), se añade una tercera cuando el volcán ya está expulsando lava: "Es la geología pura y dura", comenta Felpeto, "los productos del magma pueden dar claves de lo que está pasando abajo", especialmente, los cristales que se detectan en la colada de lava. "Se puede saber a qué profundidad se paró el magma el tiempo suficiente como para que crecieran esos cristales y continuaran hacia arriba, es lo que se llama geobarómetros", apunta. De esa manera, los geólogos averiguan si la aportación de magma llega de una profundidad mayor o menor. Si no se observan cambios, puede que no se esté produciendo una realimentación y es más probable que termine la erupción.

Aún así estimar esta duración es lo más difícil en vulcanología, porque depende de muchos parámetros que no se pueden observar. Por eso, se echa mano de la historia. "Cuando me preguntan cuánto va a durar esta erupción, yo siempre me refiero a las erupciones documentadas en La Palma en los últimos 600 años, que van de los 24 a los 84 días; puede que esta sea más corta o más larga, pero es un marco temporal de referencia", afirma la experta.

Por su parte, Fernández explica que una vez que el volcán está en marcha la deformación del terreno continúa. "Si el magma se realimenta con reservorios más profundos, se produce un levantamiento, mientras que si hay una expulsión importante de material, tienes un hundimiento. Esto te da información sobre el sistema de recarga del volcán", comenta. Sin embargo, aunque se hunda y parezca que no está entrando magma nuevo, "esto no quiere decir que haya parado, sino simplemente que hay diferentes fases, porque la subida de magma no es siempre del mismo volumen y velocidad, irá variando hasta que finalmente termine la erupción".

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Gente en La Palma. (EFE)

Tanto antes como después de la erupción volcánica, los expertos cuentan con demasiada información compleja procedente de diferentes fuentes. ¿Sería posible integrarlas todas y realizar un modelo matemático preciso? "El tipo de análisis de datos es muy distinto según el tipo de medición, no tiene nada que ver cómo se trata el dato de sismicidad con cómo se evalúa la deformación", comenta Felpeto. Por eso, "no hay un modelo matemático global que consiga integrar todos los datos y dar una respuesta precisa. Al menos, yo no lo conozco", añade.

En cambio, se muestra mucho más optimista con respecto a la aportación que supondrá para la ciencia lo que está sucediendo en La Palma. "Todos los datos de esta erupción van a ayudar muchísimo a la vulcanología española. A diferencia de otros lugares del planeta, que tienen una tasa eruptiva muy alta, nosotros solo tenemos datos de dos erupciones", destaca la experta en referencia a la del volcán submarino Tagoro de El Hierro en 2011 y a la que está en curso. Antes solo había descripciones, muy detalladas y técnicas, que describían las emisiones de ceniza, la viscosidad de las lavas o los terremotos que sintió la población, pero sin datos cualitativos.

"En términos de vigilancia volcánica, saber cómo funcionan los periodos de reactivación y las erupciones en nuestros propios volcanes es de incalculable valor para interpretar las siguientes erupciones que tengamos", afirma. "En eso llevan ventaja en otros países, por ejemplo Italia, porque el Etna entra en erupción casi todos los años", comenta. "Los vulcanólogos que trabajan en ellos saben muy bien cuáles son los patrones de comportamiento de su volcán en cuanto a sismicidad, gases, deformación y cambios de temperatura", agrega.

Volcán GPS Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) Universidad Complutense de Madrid
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