UNIVERSITY PARK, Pa. – Los deslizamientos de tierra causados ​​por el colapso de volcanes inestables son uno de los mayores peligros de las erupciones volcánicas. Un método para detectar los movimientos a largo plazo de estas montañas utilizando imágenes de satélite podría ayudar a identificar la inestabilidad previamente pasada por alto en algunos volcanes, según los científicos de Penn State.

“Siempre que hay una gran erupción volcánica, existe la posibilidad de que si un flanco del volcán es inestable, podría colapsar”, dijo Judit González-Santana, estudiante de doctorado en el Departamento de Geociencias. «Para explorar mejor este peligro, hemos aplicado un método de series de tiempo cada vez más popular y sensible para observar estos movimientos, o deformaciones de la superficie, durante períodos de tiempo más largos».

Usando la técnica de series de tiempo, los científicos encontraron que la deformación de la superficie relacionada con el movimiento del flanco ocurrió en Pacaya, un volcán activo en Guatemala, de 2011 a 2013, cuando el volcán estaba bastante silencioso y aumentó, lo que provocó una erupción en 2014. movimiento de flanco no identificado durante este tiempo, dijeron los científicos.

«La gente miró ese volcán con sensores remotos por satélite, pero no detectaron este movimiento de flanco a largo plazo o fluencia», dijo Christelle Wauthier, profesora asociada de geociencias. «Dado que los cambios de deformación de la superficie son muy pequeños por año, pueden fácilmente estar por debajo de los límites de detección de los métodos convencionales, pero aún dentro de los límites del trabajo de Judit utilizando un enfoque de series de tiempo».

Los científicos rastrean la deformación de la superficie utilizando satélites de radar lo suficientemente sensibles como para detectar cambios de unos pocos centímetros en el suelo. La comparación de dos de estas imágenes utilizando la técnica de radar de apertura sintética interferométrica convencional (InSAR) crea un interferograma, esencialmente un mapa del movimiento de la superficie. Pero la calidad de los resultados de InSAR disminuye con el tiempo, las dos imágenes se separan y pueden verse afectadas incluso por pequeños cambios, como el crecimiento de la vegetación o la acumulación de cenizas arrojadas por un volcán, dijeron los científicos.

En cambio, el equipo realizó un análisis de series de tiempo InSAR utilizando cientos de imágenes de satélite tomadas a lo largo de los años e identificando la deformación de la superficie entre cada una.

“Puede utilizar muchos de estos mapas de movimiento de superficie a corto plazo para proporcionar información sobre el desplazamiento de la superficie durante un largo período de tiempo”, dijo González-Santana. «Por lo tanto, puede mirar los mapas de deformación de la superficie y ver cuánto se ha movido cada píxel desde la fecha en que se adquirió la primera imagen, por ejemplo».

Los resultados, publicados en el Journal of Vulcanology and Geothermal Research, proporcionan detalles más precisos del movimiento del flanco volcánico y pueden revelar aumentos en la tasa de fluencia, como en Pacaya antes de la erupción de 2014, dijeron los científicos. El equipo compartió los resultados con los funcionarios guatemaltecos que monitorean el volcán.

«Este tipo de fluencia no es infrecuente y no es particularmente peligroso por sí solo, pero si tiene fuerzas adicionales, como magma presurizado y empujando contra la pared de la cámara o intrusión, puede desencadenar un colapso catastrófico», dijo Wauthier. «Ser capaz de comprender el comportamiento de la inestabilidad y potencialmente detectar cambios en las tasas de movimiento es muy crítico para monitorear este colapso potencial».

El método se muestra prometedor para identificar deformaciones, especialmente en volcanes que carecen de costosas redes de monitoreo en tiempo real y aquellos ubicados en áreas tropicales con vegetación densa que crea problemas para InSAR tradicional, dijeron los científicos.

La inestabilidad del flanco a menudo se estudia en los volcanes oceánicos, donde un colapso podría desencadenar un tsunami mortal, según los científicos. Pero los derrumbes también ocurren tierra adentro, incluso en un lugar destacado en el monte St. Helens en 1980.

La propia Pacaya colapsó hace unos 1.000 años, creando una avalancha de escombros que viajó más de 15 millas y dejó una cicatriz prominente en el volcán. Las erupciones posteriores hicieron que el volcán volviera a funcionar y algún día podría colapsar, dijeron los científicos.

“Más de 10,000 personas viven a cinco kilómetros del volcán”, dijo González-Santana. «Si se toma en cuenta la última avalancha corrida a 15 millas de distancia, cualquiera que viva en los valles alrededor del volcán está en riesgo».

Una beca de NASA Earth Surface and Interior, una NASA Earth and Space Science and Technology Future Investigators Fellowship y una beca inicial del Data and Computer Science Institute financiaron esta investigación.