“Cada volcán tiene su propia personalidad y a pesar de que cada uno de ellos es único en su comportamiento y tiene características específicas, existen ciertas cualidades, una serie de rasgos que podemos observar los volcanólogos para entender y clasificar su naturaleza”, explica la investigadora magíster del Instituto Milenio Ckelar Volcanes, Michelle Villalta, quien busca entender el comportamiento del volcán Lascar, un estratovolcán de más de 5 mil metros de altura sobre el nivel del mar, a partir del análisis de su sismicidad entre los años 2021 y 2023. Los volcanes activos presentan actividad constantemente en Chile y el mundo. En un día “normal” los instrumentos de monitoreo volcánico pueden captar las “pequeñas vibraciones” del macizo, que pueden registrar algunas decenas de datos. De acuerdo a la experta, cuando aumenta la actividad se pueden registrar cientos de sismos en un solo día, lo que no significa necesariamente que el volcán entrará en actividad eruptiva. “Puede que ese volcán solo esté presentando algún cambio interno, como un ascenso en el nivel del magma, un fracturamiento en el edificio volcánico (estructura interna del volcán), u otro indicio de actividad. Todo eso debemos estudiarlo para entender qué es lo que está pasando realmente con ese volcán”, afirma Michelle Villalta. Precursores volcánicos El estudio de la volcanóloga Ckelar, por sí mismo, busca identificar los precursores de actividad volcánica específicamente en el volcán Lascar, es decir, indicadores que presenten una alta probabilidad de que ocurra una erupción. Estos precursores pueden estar relacionados a diversos procesos de actividad interna del volcán, y se pueden presentar en períodos de horas, semanas, meses o incluso, años. “Pero no todos los volcanes pueden manifestar señales precursoras y no todos los indicios de aumento de los precursores terminan en erupción ”, puntualiza la científica. Identificar precursores de actividad en los volcanes puede ser bastante complejo y se pueden reconocer a partir de diversos métodos. En este estudio se busca reconocer estos precursores, mediante el análisis de series de tiempo de datos sísmicos y así, determinar si los precursores identificados están correlacionados con la actividad volcánica. A partir del análisis del conjunto de los datos sísmicos, la investigadora podrá obtener un umbral de la actividad del volcán, y así poder observar los períodos en los que ocurre algún evento o proceso interno en el volcán. Esto permitiría incluso, obtener una clasificación de esta actividad interna, en base a los sismos, y que se puede categorizar en tres niveles: donde algunos datos “no presentan actividad significante”, u otros se pueden entender como “inestables”, o presenta “actividad eruptiva”. La personalidad de los volcanes Lo que permitirá este proyecto para obtener el grado de magíster en la Universidad Católica del Norte, finalmente, es entender de mejor manera la “personalidad” del volcán, es decir, cómo se comporta en el tiempo, cuáles son los factores que desencadenan actividad inusual, observando los sismos del volcán, pero también, complementarlo con datos multiparamétricos, como el análisis de los flujos de SO2, y la radiancia termal que se obtiene desde imágenes satelitales para ver la temperatura del volcán, entre otros. “El conjunto de todos estos datos analizados, me permitirá tener la información para poder entender cómo se comporta el volcán y si en los datos complementarios se observa que ocurre algo y en la sismicidad se refleja lo mismo, se puede acotar de mejor manera los períodos en los que ocurre cierta actividad, para tener un mejor entendimiento de los potenciales mecanismos de actividad, o incluso eruptivos del volcán”, explica la volcanóloga Michelle Villalta. El modelo entregará conocimiento de muchos aspectos del volcán a partir de su sismicidad y, a futuro, los instrumentos transmitan datos en tiempo real en el volcán más activo del norte de Chile, el modelo podría aplicarse para contribuir en el pronóstico de su actividad eruptiva.
La vigilancia continua de los volcanes es esencial para que los volcanólogos identifiquen los precursores que permiten prever una erupción volcánica, así como su fase de “reposo”, entre la siguiente erupción. Los y las científicas estudian de diversas maneras las señales de un volcán en actividad: medición directa y remota de los gases que emite, análisis químicos de sus fumarolas, o sismicidad del volcán. Una de ellas es la geodesia, que se ocupa del estudio y la determinación de la forma y dimensiones de la Tierra. En la actualidad, la geodesia se ocupa de la física de la Tierra, los océanos, la atmósfera y la criósfera a todas las escalas, además de contribuir a la topografía y cartografía mundial. La cantidad y precisión de las mediciones geodésicas por satélite han aumentado con el tiempo, revolucionando el seguimiento de los procesos tectónicos y sus consecuencias, como terremotos, tsunamis y erupciones volcánicas. ¿Qué es el monitoreo satelital de alta precisión? Una de las técnicas geodésicas es el GNSS (Sistema Mundial de Navegación por Satélite), sistema que utiliza múltiples satélites para proporcionar una mejor precisión en el posicionamiento geoespacial. Esta técnica incluye los GPS, GLONASS, Galileo, entre otros, pero a diferencia del Global Positioning System (GPS) que consta de 31 satélites en órbita, el GNSS tiene cobertura global, por lo que si un satélites falla, sus receptores pueden captar señales de otros sistemas, o si la línea de visión está obstruida, se puede tener acceso a múltiples satélites. “El GNSS se usa para comprender la acumulación de la energía sísmica durante el periodo intersísmico y la liberación de la energía durante el periodo co-sísmico en forma de terremoto. Pero también se ha documentado que la deformación de la superficie debida a terremotos, tsunamis y erupciones volcánicas produce cambios ionosféricos en el TEC (contenido total de electrones)”, explica el investigador del Instituto Milenio de Investigación en Riesgo Volcánico - Ckelar Volcanes, Mahesh Shrivastava, quién actualmente lidera un estudio inédito en la Región Antofagasta : aplicar este sistema GNNS en el monitoreo de cuatro volcanes de la Región de Antofagasta: Lascar, San Pedro, Lastarria y Socompa. El sistema GNSS de alta precisión, explica el experto en geodesia de la Universidad Católica del Norte, permite mediante la observación y recepción de datos de señales satelitales, determinar el movimiento del suelo de los sistemas volcánicos y si la superficie ha tenido alguna deformación. Esta imagen a gran escala de la deformación del volcán se usa al mismo tiempo para construir un modelo de lo que está ocurriendo bajo la superficie y localizar de esta manera, los reservorios de magma. ¿Dónde instalarán la estación? Mahesh Shrivastava junto a su equipo instalará una estación GNSS (antena, receptor, panel solar, baterías, etc.), al este y el oeste de los cuatro volcanes de Antofagasta, a unos 5 a 10 kilómetros, para seguir el patrón de deformación de la estructura volcánica. Los equipos reciben información sobre el volcán durante meses, a través de la red de sensores GNSS que emiten señales de los satélites y que pueden seguir los movimientos tridimensionales de la superficie del suelo. Posteriormente, se realizan campañas para extraer los datos recogidos por el instrumento, que suelen ser muy precisos. “Es muy parecido a cómo funciona el sistema de vigilancia sísmica: los receptores captan el movimiento del sistema volcánico y, de esta forma, se establece el comportamiento del suelo del volcan. De esta manera, se puede saber concretamente si se ha deformado la superficie del terreno”, explica el investigador principal de Ckelar Volcanes. El experto de la UCN, empleó este sistema en una investigación previa, que buscaba detallar el viaje de las ondas que emergieron de la actividad eruptiva del volcán Hunga Tonga Ha’apai, en la región polinesia de Oceanía en enero de 2022, y cómo fue la deformación en la zona post erupción. “Las formas innovadoras de utilizar el GNSS, asegura Mahesh Shrivastava, han dado lugar a análisis de vanguardia que combinan varios conjuntos de datos. En el caso de los volcanes: medición a distancia de la emisión de gases, el análisis químico de sus fumarolas y la sismicidad, lo que mejorará la evaluación del peligro volcánico y detectar oportunamente alguna actividad volcánica”.
El volcán Lascar tiene un prontuario amplio -aunque a veces desconocido- de actividad volcánica en el Desierto de Atacama. Es justamente por su historial de erupciones, más de 30 registradas desde 1854, que se le considera el más activo del norte de Chile, mientras en su entorno habitan localidades indígenas como Talabre, Socaire y Camar, a 70 kilómetros de San Pedro de Atacama. Los expertos lo identifican como un estratovolcán con un tipo de erupción frecuente llamada vulcaniana, es decir, con emisión de tefra (ceniza fina) y proyecciones balísticas (material expulsado del volcán) en un radio de 5 kilómetros. Pero en 1993 ocurrió una erupción más intensa, denominada subpliniana, con una columna eruptiva que tuvo una altura máxima de 20 kilómetros sobre el cráter, cuyas cenizas volcánicas fueron arrastradas hasta la costa atlántica de Argentina y Brasil. Esta actividad que incluye no solo erupciones, sino también ciclo de explosiones y expulsión de gases, genera gran interés entre la comunidad científica. Susana Layana, doctora e investigadora de Ckelar Volcanes, acumula más de 10 años estudiando el comportamiento del macizo y se acaba de adjudicar un concurso Fondecyt de postdoctorado ANID (Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo), donde profundizará los estudios de actividad interna del Lascar. ¿Qué investigación realizará la científica? Con la investigación llamada Dinámica de los procesos que controlan el origen y las variaciones cíclicas de la energía termal, patrones de desgasificación y actividad eruptiva del volcán Lascar, la experta trabajará específicamente un hallazgo de su doctorado: que el volcán nortino presenta patrones cíclicos de diferentes parámetros. Lo que queremos buscar ahora, es qué controla esa ciclicidad, ya que tratar de entender esto nos permitirá conocer procesos volcánicos a nivel más profundo y que son responsables de la actividad del Lascar, explica Layana. El equipo liderado por la experta estudiará las últimas erupciones y explosiones del volcán, basadas en una robusta base de datos sísmicos y termales, como también datos de desgasificación de ciertos períodos. Según Susana Layana, estos datos ayudarán a entender qué ocurre con la sísmica, localizando enjambres de sismos volcanotecnónicos (VT) y de largos periodos llamados LP. Para entender esto sismos volcánicos, claves en el entendimiento de las erupciones, la investigadora postdoctorante de Ckelar Volcanes, explica que los VT se asocian a rupturas de rocas, mientras que los LP están vinculados a movimiento de cualquier tipo de fluidos dentro del volcán, como gases, magma, agua, etc. Pero ambos sismos están relacionados en términos de actividad volcánica. ¿Cómo adelantarse a las erupciones y así reducir los riesgos de desastre? La localización de los sismos LP es un gran desafío, asegura la volcanóloga, ya que a diferencia de los VT que se localizan de manera casi automática, y son similares a los tectónicos que son lo que sentimos cuando se subduce la placa continental con la oceánica, los LP son muy difícil de localizar. Estos requieren más cálculos matemáticos y trabajamos probabilísticamente de dónde vienen estos sismos. Por lo tanto, lo fuerte en esta etapa es la sísmica pero desde la geofísica, para entender la dinámica de los conductos magmáticos del volcán Lascar. Esa información permitirá, dice la experta, responder algunas preguntas de investigación tales como ¿Si los sismos LP siempre se localizan en el mismo lugar? ¿Siempre las explosiones o variaciones termales ocurren porque hay sismicidad en el mismo lugar o la sismicidad va variando en tiempo en el volcán? Todo estas respuestas, al mismo tiempo, indica la doctora Layana, nos entregarán luces de los cambios que ocurren en la superficie. Entender cómo funciona la parte más interna del volcán, complementa la científica Ckelar, es una mejora para poder adelantarnos a las futuras erupciones volcánicas, y así poder reducir el riesgo de desastre. Según la experta, esta investigación que mezcla tres o cuatro técnicas desde la parte más remota del volcán, es una mejora en la entrega de información relevante (para la toma de decisiones), en cuanto a las inestabilidades que ha presentado este volcán en el norte de Chile. Finalmente, Susana Layana señala que obtener el Fondecyt de Postdoctorado ANID, es un gran logro, ya que estos concursos son altamente competitivos, por lo tanto, es una forma de validar su investigación con sus pares. Al ser mujer, ayuda al Instituto Milenio Ckelar Volcanes no solo a contar con otras formas de financiamiento para sus estudios, sino que también fortalece la tarea de lograr la paridad de género.
“Cada volcán tiene su propia personalidad y a pesar de que cada uno de ellos es único en su comportamiento y tiene características específicas, existen ciertas cualidades, una serie de rasgos que podemos observar los volcanólogos para entender y clasificar su naturaleza”, explica la investigadora magíster del Instituto Milenio Ckelar Volcanes, Michelle Villalta, quien busca entender el comportamiento del volcán Lascar, un estratovolcán de más de 5 mil metros de altura sobre el nivel del mar, a partir del análisis de su sismicidad entre los años 2021 y 2023. Los volcanes activos presentan actividad constantemente en Chile y el mundo. En un día “normal” los instrumentos de monitoreo volcánico pueden captar las “pequeñas vibraciones” del macizo, que pueden registrar algunas decenas de datos. De acuerdo a la experta, cuando aumenta la actividad se pueden registrar cientos de sismos en un solo día, lo que no significa necesariamente que el volcán entrará en actividad eruptiva. “Puede que ese volcán solo esté presentando algún cambio interno, como un ascenso en el nivel del magma, un fracturamiento en el edificio volcánico (estructura interna del volcán), u otro indicio de actividad. Todo eso debemos estudiarlo para entender qué es lo que está pasando realmente con ese volcán”, afirma Michelle Villalta. Precursores volcánicos El estudio de la volcanóloga Ckelar, por sí mismo, busca identificar los precursores de actividad volcánica específicamente en el volcán Lascar, es decir, indicadores que presenten una alta probabilidad de que ocurra una erupción. Estos precursores pueden estar relacionados a diversos procesos de actividad interna del volcán, y se pueden presentar en períodos de horas, semanas, meses o incluso, años. “Pero no todos los volcanes pueden manifestar señales precursoras y no todos los indicios de aumento de los precursores terminan en erupción ”, puntualiza la científica. Identificar precursores de actividad en los volcanes puede ser bastante complejo y se pueden reconocer a partir de diversos métodos. En este estudio se busca reconocer estos precursores, mediante el análisis de series de tiempo de datos sísmicos y así, determinar si los precursores identificados están correlacionados con la actividad volcánica. A partir del análisis del conjunto de los datos sísmicos, la investigadora podrá obtener un umbral de la actividad del volcán, y así poder observar los períodos en los que ocurre algún evento o proceso interno en el volcán. Esto permitiría incluso, obtener una clasificación de esta actividad interna, en base a los sismos, y que se puede categorizar en tres niveles: donde algunos datos “no presentan actividad significante”, u otros se pueden entender como “inestables”, o presenta “actividad eruptiva”. La personalidad de los volcanes Lo que permitirá este proyecto para obtener el grado de magíster en la Universidad Católica del Norte, finalmente, es entender de mejor manera la “personalidad” del volcán, es decir, cómo se comporta en el tiempo, cuáles son los factores que desencadenan actividad inusual, observando los sismos del volcán, pero también, complementarlo con datos multiparamétricos, como el análisis de los flujos de SO2, y la radiancia termal que se obtiene desde imágenes satelitales para ver la temperatura del volcán, entre otros. “El conjunto de todos estos datos analizados, me permitirá tener la información para poder entender cómo se comporta el volcán y si en los datos complementarios se observa que ocurre algo y en la sismicidad se refleja lo mismo, se puede acotar de mejor manera los períodos en los que ocurre cierta actividad, para tener un mejor entendimiento de los potenciales mecanismos de actividad, o incluso eruptivos del volcán”, explica la volcanóloga Michelle Villalta. El modelo entregará conocimiento de muchos aspectos del volcán a partir de su sismicidad y, a futuro, los instrumentos transmitan datos en tiempo real en el volcán más activo del norte de Chile, el modelo podría aplicarse para contribuir en el pronóstico de su actividad eruptiva.
La vigilancia continua de los volcanes es esencial para que los volcanólogos identifiquen los precursores que permiten prever una erupción volcánica, así como su fase de “reposo”, entre la siguiente erupción. Los y las científicas estudian de diversas maneras las señales de un volcán en actividad: medición directa y remota de los gases que emite, análisis químicos de sus fumarolas, o sismicidad del volcán. Una de ellas es la geodesia, que se ocupa del estudio y la determinación de la forma y dimensiones de la Tierra. En la actualidad, la geodesia se ocupa de la física de la Tierra, los océanos, la atmósfera y la criósfera a todas las escalas, además de contribuir a la topografía y cartografía mundial. La cantidad y precisión de las mediciones geodésicas por satélite han aumentado con el tiempo, revolucionando el seguimiento de los procesos tectónicos y sus consecuencias, como terremotos, tsunamis y erupciones volcánicas. ¿Qué es el monitoreo satelital de alta precisión? Una de las técnicas geodésicas es el GNSS (Sistema Mundial de Navegación por Satélite), sistema que utiliza múltiples satélites para proporcionar una mejor precisión en el posicionamiento geoespacial. Esta técnica incluye los GPS, GLONASS, Galileo, entre otros, pero a diferencia del Global Positioning System (GPS) que consta de 31 satélites en órbita, el GNSS tiene cobertura global, por lo que si un satélites falla, sus receptores pueden captar señales de otros sistemas, o si la línea de visión está obstruida, se puede tener acceso a múltiples satélites. “El GNSS se usa para comprender la acumulación de la energía sísmica durante el periodo intersísmico y la liberación de la energía durante el periodo co-sísmico en forma de terremoto. Pero también se ha documentado que la deformación de la superficie debida a terremotos, tsunamis y erupciones volcánicas produce cambios ionosféricos en el TEC (contenido total de electrones)”, explica el investigador del Instituto Milenio de Investigación en Riesgo Volcánico - Ckelar Volcanes, Mahesh Shrivastava, quién actualmente lidera un estudio inédito en la Región Antofagasta : aplicar este sistema GNNS en el monitoreo de cuatro volcanes de la Región de Antofagasta: Lascar, San Pedro, Lastarria y Socompa. El sistema GNSS de alta precisión, explica el experto en geodesia de la Universidad Católica del Norte, permite mediante la observación y recepción de datos de señales satelitales, determinar el movimiento del suelo de los sistemas volcánicos y si la superficie ha tenido alguna deformación. Esta imagen a gran escala de la deformación del volcán se usa al mismo tiempo para construir un modelo de lo que está ocurriendo bajo la superficie y localizar de esta manera, los reservorios de magma. ¿Dónde instalarán la estación? Mahesh Shrivastava junto a su equipo instalará una estación GNSS (antena, receptor, panel solar, baterías, etc.), al este y el oeste de los cuatro volcanes de Antofagasta, a unos 5 a 10 kilómetros, para seguir el patrón de deformación de la estructura volcánica. Los equipos reciben información sobre el volcán durante meses, a través de la red de sensores GNSS que emiten señales de los satélites y que pueden seguir los movimientos tridimensionales de la superficie del suelo. Posteriormente, se realizan campañas para extraer los datos recogidos por el instrumento, que suelen ser muy precisos. “Es muy parecido a cómo funciona el sistema de vigilancia sísmica: los receptores captan el movimiento del sistema volcánico y, de esta forma, se establece el comportamiento del suelo del volcan. De esta manera, se puede saber concretamente si se ha deformado la superficie del terreno”, explica el investigador principal de Ckelar Volcanes. El experto de la UCN, empleó este sistema en una investigación previa, que buscaba detallar el viaje de las ondas que emergieron de la actividad eruptiva del volcán Hunga Tonga Ha’apai, en la región polinesia de Oceanía en enero de 2022, y cómo fue la deformación en la zona post erupción. “Las formas innovadoras de utilizar el GNSS, asegura Mahesh Shrivastava, han dado lugar a análisis de vanguardia que combinan varios conjuntos de datos. En el caso de los volcanes: medición a distancia de la emisión de gases, el análisis químico de sus fumarolas y la sismicidad, lo que mejorará la evaluación del peligro volcánico y detectar oportunamente alguna actividad volcánica”.
El volcán Lascar tiene un prontuario amplio -aunque a veces desconocido- de actividad volcánica en el Desierto de Atacama. Es justamente por su historial de erupciones, más de 30 registradas desde 1854, que se le considera el más activo del norte de Chile, mientras en su entorno habitan localidades indígenas como Talabre, Socaire y Camar, a 70 kilómetros de San Pedro de Atacama. Los expertos lo identifican como un estratovolcán con un tipo de erupción frecuente llamada vulcaniana, es decir, con emisión de tefra (ceniza fina) y proyecciones balísticas (material expulsado del volcán) en un radio de 5 kilómetros. Pero en 1993 ocurrió una erupción más intensa, denominada subpliniana, con una columna eruptiva que tuvo una altura máxima de 20 kilómetros sobre el cráter, cuyas cenizas volcánicas fueron arrastradas hasta la costa atlántica de Argentina y Brasil. Esta actividad que incluye no solo erupciones, sino también ciclo de explosiones y expulsión de gases, genera gran interés entre la comunidad científica. Susana Layana, doctora e investigadora de Ckelar Volcanes, acumula más de 10 años estudiando el comportamiento del macizo y se acaba de adjudicar un concurso Fondecyt de postdoctorado ANID (Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo), donde profundizará los estudios de actividad interna del Lascar. ¿Qué investigación realizará la científica? Con la investigación llamada Dinámica de los procesos que controlan el origen y las variaciones cíclicas de la energía termal, patrones de desgasificación y actividad eruptiva del volcán Lascar, la experta trabajará específicamente un hallazgo de su doctorado: que el volcán nortino presenta patrones cíclicos de diferentes parámetros. Lo que queremos buscar ahora, es qué controla esa ciclicidad, ya que tratar de entender esto nos permitirá conocer procesos volcánicos a nivel más profundo y que son responsables de la actividad del Lascar, explica Layana. El equipo liderado por la experta estudiará las últimas erupciones y explosiones del volcán, basadas en una robusta base de datos sísmicos y termales, como también datos de desgasificación de ciertos períodos. Según Susana Layana, estos datos ayudarán a entender qué ocurre con la sísmica, localizando enjambres de sismos volcanotecnónicos (VT) y de largos periodos llamados LP. Para entender esto sismos volcánicos, claves en el entendimiento de las erupciones, la investigadora postdoctorante de Ckelar Volcanes, explica que los VT se asocian a rupturas de rocas, mientras que los LP están vinculados a movimiento de cualquier tipo de fluidos dentro del volcán, como gases, magma, agua, etc. Pero ambos sismos están relacionados en términos de actividad volcánica. ¿Cómo adelantarse a las erupciones y así reducir los riesgos de desastre? La localización de los sismos LP es un gran desafío, asegura la volcanóloga, ya que a diferencia de los VT que se localizan de manera casi automática, y son similares a los tectónicos que son lo que sentimos cuando se subduce la placa continental con la oceánica, los LP son muy difícil de localizar. Estos requieren más cálculos matemáticos y trabajamos probabilísticamente de dónde vienen estos sismos. Por lo tanto, lo fuerte en esta etapa es la sísmica pero desde la geofísica, para entender la dinámica de los conductos magmáticos del volcán Lascar. Esa información permitirá, dice la experta, responder algunas preguntas de investigación tales como ¿Si los sismos LP siempre se localizan en el mismo lugar? ¿Siempre las explosiones o variaciones termales ocurren porque hay sismicidad en el mismo lugar o la sismicidad va variando en tiempo en el volcán? Todo estas respuestas, al mismo tiempo, indica la doctora Layana, nos entregarán luces de los cambios que ocurren en la superficie. Entender cómo funciona la parte más interna del volcán, complementa la científica Ckelar, es una mejora para poder adelantarnos a las futuras erupciones volcánicas, y así poder reducir el riesgo de desastre. Según la experta, esta investigación que mezcla tres o cuatro técnicas desde la parte más remota del volcán, es una mejora en la entrega de información relevante (para la toma de decisiones), en cuanto a las inestabilidades que ha presentado este volcán en el norte de Chile. Finalmente, Susana Layana señala que obtener el Fondecyt de Postdoctorado ANID, es un gran logro, ya que estos concursos son altamente competitivos, por lo tanto, es una forma de validar su investigación con sus pares. Al ser mujer, ayuda al Instituto Milenio Ckelar Volcanes no solo a contar con otras formas de financiamiento para sus estudios, sino que también fortalece la tarea de lograr la paridad de género.
