APLICACIÓN DEL MODELO HYSPLIT PARA EL ESTUDIO Y PRONÓSTICO DE EPISODIOS DE RESUSPENSIÓN DE CENIZAS VOLCÁNICAS

LEONARDO MINGARI; TAMARA SCHONHOLZ; ESTELA COLLINI; FLORENCIA RECKZIEGEL; MARTINA SUAYA

Congreso; XIX Congreso Geológico Argentino,; 2014

La resuspensión de cenizas volcánicas debido al viento tiene significativos efectos sobre la salud humana y el medio ambiente. Las pequeñas partículas del orden del micrón que son removilizadas, pueden permanecer suspendidas en niveles bajos de la atmósfera deteriorando la calidad del aire y ocasionando un grave impacto en los habitantes y animales. Los sistemas de transporte, tanto terrestre como aéreo, pueden verse perjudicados a consecuencia de los episodios de resuspensión, los cuales han llegado a ser motivo de interrupción de las actividades en aeropuertos debido a la reducción de la visibilidad y al daño que el material particulado puede ocasionar sobre las aeronaves. En este trabajo se estudiaron los recurrentes episodios de resuspensión de tefra depositado tras la erupción del complejo volcánicas Cordón Caulle, que afectaron a las poblaciones locales durante varios meses tras la erupción de junio de 2011 debido a los fuertes vientos del sudoeste que azotan la Patagonia argentina y al bajo régimen de precipitación que aumenta los riesgos de erosión de la ceniza acumulada. La resuspensión por acción del viento depende de una compleja combinación de factores que involucra las condiciones meteorológicas, el estado del suelo y las propiedades físicas de las partículas depositadas. Las elevadas velocidades de fricción, la escasa vegetación y los bajos valores de humedad de suelo de la Patagonia argentina constituyen condiciones ideales para la resuspensión de cenizas volcánicas. El modelado de dispersión atmosférica y sedimentación de plumas de cenizas volcánicas ha sido un tema de investigación de creciente interés durante las últimas dos décadas, especialmente luego de los graves inconvenientes que se produjeron en el transporte aéreo tras las erupciones del Eyjafjallajökull en 2010 y del Cordón-Caulle en 2011. Distintos tipos de modelos de pronóstico de dispersión y transporte de cenizas volcánicas producidas por una erupción son procesados en modo operativo en los diferentes VAACs (Volcanic Ash Advisory Centres) y en otras instituciones. En contraste, el modelado de plumas de cenizas volcánicas resuspendida ha recibido poca atención, a pesar de su impacto sobre la salud y el transporte de personas y bienes. Recientemente, Folch et. al. realizaron experimentos con el modelo FALL3D (1) para el caso de la resuspensión de ceniza volcánica proveniente de los depósitos originados durante la erupción del Cordón Caulle durante el 2011. La VAAC (Volcanic Ash Advisory Centres) de Buenos Aires ha utilizado exitosamente el modelo de dispersión HYSPLIT (HYbrid Single-Particle Lagrangian Integrated Trajectory) (2,3,4) en forma operativa durante recientes erupciones volcánicas. Sin embargo, no se ha implementado un producto operacional para episodios de resuspensión. Por este motivo, en este trabajo se han implementado esquemas de emisión desarrollados específicamente para polvo mineral al caso de cenizas volcánicas utilizando el modelo HYSPLIT. Como ejemplo, en la figura 1 se muestra el desarrollo de una pluma de cenizas volcánicas que alcanzó la ciudad de Buenos Aires el 16 de octubre de 2011. En este caso se utilizó el esquema de emisión más sencillo implementado por el HYSPLIT, el cual asume un flujo vertical de PM10 dado por la ecuación (1) para un área de emisión A cuando la velocidad de fricción supera un umbral de . (1) En la figura 1 también se muestran los focos de emisión considerados, denotados con estrellas. Estos puntos están ubicados en las regiones con mayor deposición de cenizas según las mediciones de campo. Las simulaciones muestran que la mayor concentración de cenizas sobre la ciudad de Buenos Aires se produjo entre las 1200 y las 1800 UTC. Estos resultados concuerdan con las mediciones de PM10 tomadas en la ciudad de Buenos Aires (5), figura 2, en donde es posible ver que la máxima concentración se produjo alrededor de las 1800 UTC. Figura 1. Desarrollo de la pluma de cenizas volcánicas resuspendida. Se muestra el momento de llegada a Buenos Aires el 16 de octubre. Promedio entre las 1200 y las 1800 UTC. Los puntos de emisión considerados se indican con estrellas. Figura 2. Mediciones de concentración de PM10 en la ciudad de Buenos Aires. El momento más crítico ocurrió el 16 de octubre a las 1800 UTC aproximadamente, donde se superaron ampliamente los límites establecidos por la ley 1356-GCBA. Datos provistos por el Gobierno de la Ciudad de Buenos Aires (5). Por otra parte, resulta de suma importancia poseer una correcta caracterización del depósito para obtener simulaciones de calidad. Con este fin, se analizaron las trayectorias inversas aportadas por el HYSPLIT a fin de detectar focos de emisión utilizando correlación con determinados parámetros de superficie tales como la humedad de suelo o la velocidad de fricción. Los resultados obtenidos fueron contrastados con imágenes satelitales. Como resultado de este trabajo se logró implementar un producto de uso operativo que reprodujo diversos episodios de resuspensión de cenizas volcánicas ocurridas tras la erupción del Cordón Caulle ? Puyehue en 2011. A partir del estudio de eventos pasados de resuspensión se logró una mejor caracterización de los mismos. Este producto podrá ser utilizado por la VAAC Buenos Aires operativamente en futuros escenarios de erupciones volcánicas. (1) Folch, A., Mingari, L., Osores, M.S. and Collini, E. 2013. Modeling volcanic ash resuspension?application to the 14?18 October 2011 outbreak episode in Central Patagonia, Argentina. Natural Hazards and Earth System Sciences Discussions 1: 4565-4603. (2) Draxler, R.R. and Hess, G.D., 1997. Description of the HYSPLIT_4 modeling system. NOAA Tech. Memo. ERL ARL-224, NOAA Air Resources Laboratory, Silver Spring, MD, 24 pp. (3) Draxler, R.R. and Hess, G.D. 1998. An overview of the HYSPLIT_4 modeling system of trajectories, dispersion, and deposition. Aust. Meteor. Mag., 47, 295-308. (4) Draxler, R.R. 1999. HYSPLIT4 user's guide. NOAA Tech. Memo. ERL ARL-230, NOAA Air Resources Laboratory, Silver Spring, MD. (5) Gobierno de la Ciudad de Buenos Aires. Red de estaciones EPA de monitoreo atmosférico, Online: http://www.buenosaires.gob.ar/areas/med_ambiente/apra/calidad_amb