CARACTERÍSTICAS DE LAS DESCARGAS ELÉCTRICAS GENERADAS EN ERUPCIONES VOLCÁNICAS

BAISSAC, DAIANA M.; NICORA, M. GABRIELA; BADI, GABRIELA A.; ÁVILA, ELDO E.

Mendoza

Congreso; AAGG; 2021

Las erupciones volcánicas son fenómenos naturales que ocurren con frecuencia en nuestroplaneta y manifiestan el continuo movimiento de una tierra dinámica. Sin embargo, el impacto quelas erupciones volcánicas producen en la sociedad es importante tanto en el largo como en elcorto plazo, pudiendo llegar a causar cambios meteorológicos a escalas locales o regionales encaso de erupciones de gran intensidad.Un fenómeno que se ha visto comúnmente asociado a erupciones volcánicas del tipoexplosivas, es la presencia de descargas eléctricas. Durante una erupción volcánica explosiva,material particulado de distinto tamaño y características son liberadas hacia la atmósfera enconjunto con una variedad de gases, entre ellos el vapor de agua, alcanzando grandes alturas.Las partículas emitidas pueden resultar cargadas eléctricamente desde el momento en que sonexpulsadas o posteriormente cuando interactúan entre ellas, generando descargas eléctricas endistintas partes de la pluma volcánica. McNutt y Thomas (2015), describen la actividad eléctricagenerada en cada parte de la pluma y las clasificaron como: descargas de conducto (ventdischarges) a las pequeñas descargas que se generan en la parte inferior de la columna eruptiva;descargas cercanas al conducto (Near-Vent lightning) a las descargas de baja intensidad que sepropagan hacia arriba dentro de la pluma; y descargas análogas a las descargas meteorológicasde la pluma (plume lightning) a las descargas de mayor intensidad y longitud que se generan en laparte superior de la pluma volcánica.La similitud de estas últimas con las generadas durante una tormenta eléctrica meteorológica,hacen que sea posible registrarlas de manera remota utilizando los sistemas de localización dedescargas eléctricas meteorológicas ya empleados para tal fin. El desarrollo de redes dedetección de descargas eléctricas globales, como son la World Wide Lightning Location Network(WWLLN) y la Earth Networks Total Lightning Network (ENTLN), han demostrado ser de utilidaden la detección de una erupción explosiva y la presencia de ceniza volcánica en la atmósferamediante la localización remota de descargas eléctricas. Un gran número de trabajos utilizandoestas redes, han demostrado la conexión existente entre cambios en la dinámica de la erupción yla generación de descargas eléctricas. Pero también marcaron la dificultad de distinguir si lanaturaleza de la descarga eléctrica detectada es volcánica (por la generación de una plumavolcánica) o meteorológica (por una tormenta eléctrica en el lugar). Esto implica un problema parael monitoreo remoto de las erupciones utilizando los sistemas de localización de descargaseléctricas, principalmente en las regiones de zonas tropicales donde los días de tormentas puedenalcanzar 100 días de tormenta al año (thunder days).En la actualidad, hay disponibles una gran variedad de satélites meteorológicos quemonitorean remotamente distintas regiones del mundo, proporcionando una fuente de informaciónatmosférica invaluable. En el año 2016, la NOAA/NASA pone en órbita al satélite geoestacionarioGOES-16. A bordo del mismo se encuentran dos sensores, el Advance Baseline Imager (ABI) y elGeostationary Lightning Mapper (GLM). El sensor ABI cuenta con 16 bandas espectrales, lo quebrinda la oportunidad de obtener una significativa observación de la atmósfera. Por otro lado, elGLM es el primer sensor operacional geoestacionario utilizado para detectar descargas eléctricasde manera continua. Los datos del satélite GOES-16 se encuentran de manera pública desdeprincipio del año 2018. Si bien existen productos diseñados con el objetivo de detectar emisioneseruptivas, gran parte de los trabajos realizados utilizando los datos de este satélite se encuentranorientados a fines meteorológicos. En efecto, el comportamiento del GLM para la detección dedescargas durante una erupción volcánica es poco conocida actualmente.En nuestro trabajo, utilizamos las descargas eléctricas detectadas por la ENTLN y el GLMdurante las erupciones volcánicas ocurridas desde el 2018 en adelante en una serie de volcanesubicados en la zona tropical, en conjunto con las imágenes satelitales obtenidas desde el ABI-GOES16. El estudio comienza con la erupción del 2018 del volcán de Fuego (Guatemala), al quese le suman las descargas del Soufriere St Vincent (San Vicente y Las Granadinas) y el SanCristobal (Nicaragua) ocurridos durante el año 2021.Para determinar si las descargas eléctricas pudieron haberse generado por una erupciónvolcánica y no por una tormenta eléctrica, seleccionamos las descargas eléctricas que sepresentaron en cercanías al volcán (dentro de un radio de alrededor de 50 km) y que coincidierontemporal y espacialmente con la generación de la pluma volcánica reportada u observada a travésde imágenes satelitales.Para cada registro analizamos los distintos parámetros proporcionados por los sistemas dedetección terrestre y satelital, además del número de descargas detectado por cada medio. Apartir de las descargas detectadas por la ENTLN, podemos analizar las polaridades de lasmismas, su corriente y multiplicidad. Desde los datos otorgados por el GLM analizamos la energíaóptica registrada.Otro parámetro de interés utilizado en este trabajo es la Temperatura de Brillo que alcanza lapluma volcánica observada desde imágenes satelitales, en este caso desde el canal 13 (10.37μm) del ABI-GOES-16. Se analizan las imágenes cada 15 minutos en el canal 13 durante elperíodo reportado para la erupción. Siempre se consideran los reportes de VAAC (Volcanic AshAdvisory Center) correspondiente en conjunto con los boletines y reportes almacenados por elSmithsonian-GVP (Global volcanism program).Con toda la información recopilada, podemos analizar las diferencias que existen entre ladetección de descargas eléctricas desde sistemas de localización terrestres y satelitales duranteuna erupción en curso. Además, mediante el análisis de los diferentes parámetros registrados,buscamos caracterizar las descargas eléctricas presentadas en estas erupciones volcánicas ycompararlos con los hallados en la bibliografía para tormentas eléctricas meteorológicas, demanera de poder mejorar a futuro la utilización los sistemas de localización de descargas para elmonitoreo de erupciones volcánicas y presencia de ceniza volcánica en la atmósfera.