Vigilando al volcán desde el espacio

  • Los satélites vinculados al Programa Europeo Copernicus han tenido un papel fundamental a la hora de realizar el seguimiento de los movimientos de la corteza y la deformación que precedieron a la erupción y también están monitoreando de forma permanente, el avance de la lava y los destrozos causados.

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En 2014 la Comisión Europea y la Agencia Espacial Europea lanzaron el primer satélite Sentinel de Copérnico o Copernicus, un programa para vigilar el medio ambiente y responder ante desastres naturales. Desde entonces se han puesto en órbita varios de estos centinelas y hoy resultan cruciales para seguir la evolución y consecuencias de la erupción volcánica que comenzó el 19 de septiembre en la isla canaria de La Palma. 

Días antes, científicos del Instituto Geográfico Nacional (IGN) ya pudieron geolocalizar sobre una imagen radar facilitada por Sentinel-1 el enjambre de seísmos que se produjo en la zona. A petición de las autoridades canarias, la Dirección General de Protección Civil y Emergencias solicitó la ayuda de Copernicus, y la misma tarde en la que empezó a brotar la lava activó su servicio de emergencia (EMS, Emergency Management Service, en concreto el de cartografía rápida o mapping). Dos días después, este aportaba sus primeras imágenes de la zona del volcán obtenidas con Sentinel-1 y satélites italianos de la red Cosmo-SkyMed.

“Los productos de Copernicus EMS se usan para interpretar la evolución de la erupción a nivel científico y también para la gestión de la emergencia dentro del Plan de Emergencias Volcánicas de Canarias (PEVOLCA)”, apunta Elena González, ingeniera geógrafa del IGN.  “El objetivo es generar cartografía actualizada que sirva como referencia del progreso de la situación, en este caso en La Palma, pero este año también se ha facilitado cartografía para los incendios de Ávila y Grecia, por ejemplo”, añade Antonio Tabasco de GMV, una de las empresas que colabora con Copernicus. 

Tabasco considera que es mejor hablar de “misiones Sentinel, ya que pueden tener uno o varios satélites (Sentinel 1 y 2 tienen dos cada una), aunque actualmente se usan también otros comerciales como Cosmo-Skymed para complementar la información”. La cartografía que aportan permite calcular los daños en las infraestructuras en casos como el de esta erupción volcánica, que ya ha destruido 420 casas y más de 15 km de carreteras.

La investigadora Marta Béjar del Instituto Geológico y Minero de España (IGME-CSIC) explica: “Los productos facilitados son muy interesantes, y como son datos de radar, permiten ver el avance de la colada incluso en condiciones adversas, por ejemplo con nubes. Estas no permitieron, como estaba previsto, crear los primeros mapas a partir de imágenes ópticas de Sentinel-2 (que también ha fotografiado el volcán de La Palma)”.

Tanto los científicos del IGN como del IGME utilizan los datos de Sentinel-1 para, mediante una técnica llamada InSAR (interferometría radar de apertura sintética), poder medir las deformaciones que se están produciendo en el terreno por el empuje del magma. “Se usan dos imágenes radar de instantes diferentes y se comparan sus fases, las cuales proporcionan una medida de distancia”, explica Elena González, “y si el terreno ha cambiado se obtiene un patrón de interferencia (el mapa de fase) del cual se puede obtener el desplazamiento del terreno (mapa de desplazamiento)”. 

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Control de deformaciones InSAR. Combinando dos imágenes radar se obtiene un interferograma en el que la diferencia de ‘fase’ se asocia a cambios en la distancia entre el satélite y la superficie del terreno, cuyo ‘desplazamiento’ se puede calcular. La ‘coherencia’ muestra donde la fase (y el desplazamiento) se puede obtener mejor o peor: en zonas blancas se interpreta bien y en las negras puede haber dificultades por quedar en sombra para el satélite o existir vegetación (ej: este de La Palma). / IGN

Su compañero Anselmo Fernández, también ingeniero geógrafo del IGN, adelanta que en “los próximos días o semanas esperamos poder usar también el satélite español PAZ, que cubre la zona en días distintos a los Sentinel-1 (tendremos más recubrimiento temporal con los dos), además de aportar mayor resolución”.

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Por su parte, el vulcanólogo Pablo José González del CSIC, comprometido con la ciencia abierta, comenta que hasta el momento “hemos procesado imágenes radar de Sentinel-1, pero esperamos obtener las de otros satélites pronto, aunque debido a que sus políticas de datos no son en abierto como en Copernicus, debemos contactar con investigadores internacionales y con agencias espaciales de diversos países”. 

Suma de tecnologías para estudiar deformaciones 

Para controlar las deformaciones del terreno, los científicos complementan los datos InSAR con los que facilita el sistema global de navegación por satélite (GNSS) conectado a diversas estaciones terrestres mediante GPS, que mide la evolución temporal de la posición en las tres direcciones del espacio (este, norte y vertical).

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“El control GNSS es puntual (solo hay dato donde hay estación, con una frecuencia de adquisición horaria y diaria en La Palma) y es más preciso que InSAR, aunque la cobertura de este (con frecuencia máxima de 6 días) es mucho mejor pues alcanza toda la isla”, compara Fernández.

“Los datos InSAR y GPS nos permiten medir la deformación del terreno que se produce en un volcán antes, durante y después de una erupción, como la inflación (levantamiento) previa a la erupción y la deflación (hundimiento) posterior, o la deformación asociada a la intrusión de diques, entre otros”, resume Marta Béjar.  “Pero además –continúa–, los datos de los satélites se utilizan para monitorizar otros parámetros fundamentales en la vigilancia volcánica, como cambios en la morfología del volcán (crecimiento de domos, colapso de caldera, etc.)”.

En la actualidad existen satélites de alta resolución, como el estadounidense Capella, que detecta este tipo de cambios con una resolución espacial de menos de 50 cm y adquisición cada hora. Así se ha detectado, por ejemplo, un colapso del domo de lava durante la erupción del volcán La Soufrière (isla de San Vicente, en el Caribe).

Seguir la pluma de dióxido de azufre

Bejar destaca que los datos satelitales “ayudan a monitorizar las plumas de dióxido de azufre (SO2) que emiten los volcanes (por ejemplo, con Sentinel-5P) y las anomalías térmicas en la superficie  (Sentinel-2), así como a medir cambios topográficos del volcán, mediante la comparación de modelos digitales de elevación pre y post-erupción (misión TanDEM-X), y la evolución del flujo de lava y los depósitos de cenizas, analizando imágenes radar y ópticas de alta resolución”.

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En el caso de la nube de SO2 del volcán de La Palma, esta semana el servicio de monitorización atmosférica de Copernicus (CAMS, Copernicus Atmosphere Monitoring Service) ha facilitado las predicciones sobre su evolución, pronosticando su llegada a la Península y otras regiones mediterráneas. Por su parte, las imágenes que captan diariamente los satélites meteorológicos, como Meteosat, permiten visualizar y seguir la evolución de la columna de gases y cenizas que emite el volcán, registrada también por la nave Terra de la NASA a través de su instrumento MODIS cuando ha sobrevolado La Palma.

“MODIS mide las anomalías de la temperatura de la superficie y la cobertura y el transporte del humo, así como los cambios en el terreno, pero a una escala de resolución inferior a la de otro de sus instrumentos: ASTER, que es el principal de Terra para la vigilancia volcánica, ya que monitoriza las erupciones, los eventos precursores como emisiones de gas, los penachos de erupción y el desarrollo de los lagos de lava, entre otros”, aclara la portavoz Tassia Owen desde el centro Goddard de la Nasa, “y también dispone de instrumentación para medir la altura del penacho y las emisiones de monóxido de carbono”.

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Marta Béjar subraya que en la actualidad se realiza el seguimiento de un gran número de volcanes activos mediante datos de satélite, y menciona dos ejemplos de portales que dan acceso a ellos: la plataforma Mounts  y el portal COMET de deformación magmática y volcánica.

Enorme avance tecnológico desde la erupción de 1971

“El avance de la tecnología durante las últimas décadas nos permite caracterizar mucho mejor la evolución espacial y temporal de los procesos volcánicos que se están producido en la Palma”, comenta.

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Cuando se activó el sistema Copernicus para ayudar en esta emergencia, el astronauta y hasta hace pocas semanas ministro de Ciencia, Pedro Duque, destacó en su cuenta de Twitter que entre la anterior erupción en la isla (volcán Teneguía en 1971) y esta "se ha desarrollado la tecnología espacial, y hasta los astronautas en la estación espacial internacional (ISS) están atentos”. De hecho, uno de ellos, el francés Thomas Pesquet, ya ha mandado una imagen del volcán visto desde el complejo orbital.

“En 1971 las erupciones prácticamente se estudiaban y monitorizaban sin instrumentación”, recuerda Elena González, “pero desde 2017 registramos los enjambres sísmicos de La Palma con una red de monitorización y los satélites. Sus datos nos sirven para entender la dinámica eruptiva de las islas y predecir mejor las siguientes erupciones”.

“Gracias a ellos hemos visto la evolución del proceso casi en tiempo real –concluye–, evaluado la situación a nivel científico y trasladado los resultados al PEVOLCA para que tome sus decisiones respecto al riesgo para la población: esto es lo más importante que nos ofrece hoy la tecnología”.

Fuente: Agencia sinc

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