Los Depósitos de Tefra de la Erupción del Cordón Caulle en 2011, como elemento crítico en el estudio de Peligrosidad de Avalanchas de nieve en el PNNH

G. VILLAROSA; VALERIA OUTES; MARÍA A. DZENDOLETAS; M.. SCHNEIDER; E. LOPEZ

Córdoba

Congreso; XIX Congreso Geologico Argentino; 2014

Asociación Geológica Argentina

LOS DEPÓSITOS DE TEFRA DE LA ERUPCION DEL CORDÓN CAULLE 2011 COMO ELEMENTO CRÍTICO EN EL ESTUDIO DE PELIGROSIDAD DE AVALANCHAS DE NIEVE A partir de la erupción del Cordón Caulle, iniciada el 4 de junio de 2011 grandes cantidades de material piroclástico fueron transportadas hacia el este por los vientos dominantes en la región y generaron importantes depósitos de tefra en ambientes proximales y medios. En la zona de Villa La Angostura se registraron espesores de caída de entre 16 y 24 cm de ceniza y lapilli (Villarosa y Outes, 2011). Estos valores aumentaban rápidamente en dirección al paso internacional, muy próximo a la fuente de emisión. Debido a la geomorfología de la zona de Villa La Angostura, la presencia de estos espesores de ceniza sumados a las precipitaciones (2000-3000mm anuales) que se concentran en invierno, se  consideró a los lahares secundarios como el factor de peligrosidad con mayor potencial destructivo para la Villa (Córdoba et al., 2011). Integrantes del Grupo GEA recomendaron desde el inicio de la erupción vigilar los caudales de ríos y arroyos. Dado que la presencia de ceniza superficial puede modificar sensiblemente el albedo de la nieve, pudiendo acelerar sensiblemente la velocidad de derretimiento del manto níveo se consideró oportuno evaluar la peligrosidad de avalanchas en el Parque Nacional Nahuel Huapi estudiando el comportamiento del manto níveo en presencia de material piroclástico. Esta evaluación se realizó a partir de un Convenio de Asistencia Técnica (CONICET-Administración de Parques Nacionales). Se propuso una zonificación indicativa del grado de peligrosidad valorada para las condiciones de los depósitos de material piroclástico existentes durante el período diciembre 2011-septiembre 2012 (Villarosa et al., 2012). Estos resultados sirven como antecedente para otros episodios volcánicos que pudieran registrarse en la zona, permitiendo entonces conocer cuáles serían los efectos de la presencia de tefra en la estabilidad del manto níveo. Este es el primer trabajo de mapeo de peligrosidad de avalanchas a esta escala en la región y la zonificación realizada junto con las recomendaciones constituyó una herramienta para la gestión de la emergencia.   Metodología Para determinar las áreas sensibles a la ocurrencia de avalanchas de nieve en presencia de tefra del CC se realizaron tests en el campo, ensayos de establidad en laboratorio y modelados dinámicos en gabinetecon el software RAMMS (WSL Institute for Snow and Avalanche Research SLF). Estos últimos permitieron analizar el recorrido, la velocidad del flujo, su intensidad, superponiéndolo a una imagen satelital y trabajando en 3D a partir de un modelo digital de elevación. A su vez, se realizaron análisis granulométricos de muestras de tefra para caracterizar los depósitos y conocer la incidencia del tamaño de las partículas al momento de evaluar si la tefra favorecería que se produzcan avalanchas de nieve. Para la evaluación de susceptibilidad de avalanchas se aplicó la metodología de Evaluación Multicriterio (EMC) dentro de un Sistema de Información Geográfica (SIG), tomando como base varias capas-criterios. Esta técnica permitió encontrar la mejor solución de asignación ante la posibilidad de varias alternativas de naturaleza complementaria o conflictiva en relación con el uso del suelo. Cada capa temática representa un criterio que se transforma en un factor de peligrosidad al momento de reclasificar sus categorías de acuerdo al objetivo propuesto. Un criterio utilizado genera un factor con valores de peligrosidad de avalanchas. Los factores fueron valorados de acuerdo a la susceptibilidad relativa de sus categorías, de manera que fueran comparables, por estandarización continua Fuzzy 0-255 (Burrough y Mc Donnell 1998) o por reclasificación directa entre 0 y 9 (Malczewski 1999). Cada capa temática se consideró como un tema diferente en el nivel cartográfico. Se trabajó a partir de cinco criterios: 1-Pendientes, 2-Orientación de laderas, 3- Altitud del terreno, 4- Espesores de ceniza y 5- Precipitaciones y se elaboraron 7 factores: 1-Pendientes, 2-altitud del terreno, 3-espesor de ceniza, 4- precipitación, 5-clasificación de laderas según exposición al viento, 6- clasificación de laderas según insolación y 7-rangos altitudinales de vegetación. Cada uno de ellos constituyó un mapa independiente. La intercalación de niveles de ceniza en el manto níveo puede generar distintas superficies de despegue favoreciendo la ocurrencia de avalanchas pero dado que durante el desarrollo de la evaluación estas condiciones iniciales ya no estaban presentes se utilizó como criterio y factor al espesor de ceniza ubicado entre el sustrato y el manto de nieve. A partir de los 7 factores obtenidos se estableció la importancia que cada uno posee para determinar la susceptibilidad a avalanchas. La ponderación de los factores se realizó a través de la Matriz de Comparación por pares de Saaty (1990), dentro del método de Jerarquías Analíticas que evalúa la importancia de cada factor sobre cada uno de los demás y permite generar un conjunto de pesos de factores que suman 1 y una razón de consistencia (c r.). La EMC se realizó con el procedimiento de Combinación Lineal Ponderada (CLP) a través de la superposición espacial de los criterios, se calculó para cada celda de la imagen el valor de Susceptibilidad correspondiente a los valores de cada píxel multiplicado por los pesos de cada factor.   Resultados y Conclusiones El resultado de la aplicación de la EMC es un mapa de Susceptibilidad Continua (Sc) que representa la información de las áreas susceptibles a ser afectadas por avalanchas considerando la presencia de depósitos de tefra debajo de las acumulaciones de nieve. Dado que algunas de las variables que controlan la ocurrencia de estos fenómenos dependen de condiciones que varían significativamente según la estación del año se prepararon dos juegos de mapas que reflejan la situación en los momentos significativos para el estudio de avalanchas, uno para invierno y otro para primavera. Cada imagen continua se reclasificó a 9 categorías con una escala cromática que indica el grado de susceptibilidad. Luego se reclasificó a 3 categorías para simplificar la lectura, en donde con una escala cromática sencilla se obtiene las zonas con Susceptibilidad Alta, Media y Baja. La EMC en un marco GIS permitió la elaboración de mapas de peligrosidad que junto al modelado dinámico de flujos en sitios críticos identificados a partir de ellos constituyeron herramientas de gestión muy útiles.  Además se obtuvieron conclusiones interesantes a partir de los ensayos de campo que de acuerdo a la época del año, ubicación, pendiente y orientación de las laderas se encontraron dos escenarios:   Escenario 1: los centímetros superiores del depósito de tefra, en contacto con la base del manto níveo, se encontraban totalmente saturados de agua congelada formando un estrato muy duro y compacto que podía alcanzar los 5-6 centímetros de espesor. Esta situación se verificó en Noviembre, 2011 y hasta Octubre, 2012.  Estas condiciones indican que existiendo poca cantidad de agua líquida que percole a través del manto níveo, no se llegan a destruir los anclajes entre la nieve/hielo/tefra, debido a que el hielo cementa las partículas de ceniza y adhiere el banco de tefra al manto de nieve suprayacente. Por lo tanto, la susceptibilidad  de los niveles de tefra a funcionar como planos de ruptura se reduce significativamente. Sin embargo, este escenario puede modificarse rápidamente frente a la ocurrencia de un periodo de altas temperaturas en donde no llegue a helar por la noche durante varios días o si se presenta un periodo de abundante lluvias. La disponibilidad de abundante agua en estado líquido que en poco tiempo alcance la zona de unión entre los 2 materiales conduciendo a su saturación y/o desplazamiento por sobre la superficie helada de la parte superior del manto de tefra podría producir la ruptura de los anclajes, facilitando así la posible ocurrencia de un alud. Estas condiciones deben estar acompañadas por la pendiente adecuada para que actúe la gravedad favoreciendo el desplazamiento Escenario 2: el plano de contacto tefra-nieve estaba húmedo aunque no helado y al ejercerle una fuerza menor a 10 kilogramos, a partir del test de Trapecio Noruego, se verificaba un desplazamiento. El hecho de que se produzca dicho desplazamiento o cizalladura con una fuerza tan pequeña nos indica la inestabilidad entre el depósito de tefra y el manto de nieve. De producirse lluvias que aumenten el peso del manto de nieve aumentaría la inestabilidad, pudiéndose llegar a un grado 5 de peligro de alud, grado en donde las avalanchas se desencadenan por propio peso. Las pruebas se realizaron en pendientes que no superaban los 25 grados, lo que resulta un llamado de atención, ya que es muy factible la ocurrencia de aludes de nieve en lugares con pendientes mayores, siendo las inclinaciones comprendidas entre los 30° a 45° (± 5°) las que presentan mayor susceptibilidad a avalanchas. En relación al plano de cizalladura, se observó que el corte siempre se producía dentro del estrato de ceniza/lapilli y en donde un espesor menor al centímetro quedaba adherido a la parte inferior del manto de nieve. Esto nos indica que cuando los depósitos de tefra se encuentran por debajo del manto de nieve, a igual situación de altura, pendiente, orientación de las laderas, insolación, características de la vegetación y disponibilidad de abundante agua de lluvia, la susceptibilidad a la generación de avalanchas que comprometan todo el manto de nieve aumentan.   Burrough, P. A. & McDonnell, R., 1998 Principles of geographical information systems, Vol. 333. Oxford University Press. Córdoba, G., G. Villarosa, D. Beigt, J.G. Viramonte, G. Salmuni, M. Sheridan y B. Pitman, 2011: Modelado de lahares               secundarios en Villa La Angostura a partir de los depósitos generados por la erupción del Cordón Caulle ?Wé Pillan?.          Informe preliminar (inédito). Malczewski, J. 1999: GIS and Multicriteria Decision Analyss. John Wiley & Sons. New York. Saaty, 1990. How to make a decision: The analytic hierarchy process. European Journal of Operational Research 84(1):9-26. Villarosa, G. y V. Outes, 2011. Erupción del Complejo Volcánico Puyehue-Cordón Caulle Junio 4 de 2011. Informe Técnico      sobre distribución, tamaño de partículas y composición de la ceniza volcánica caída en la región. Convenio de Asistencia           Técnica CRUB-Legislatura de Neuquén. Informe Técnico (inédito), Villarosa, G., Schneider, M., Outes, V., López, E., Dzendoletas, M. A., Beigt, D., Villarosa, F., Galosi, C. y Ruiz, M., 2012.       Estudio de Peligrosidad de avalanchas en el Parque Nahuel Huapi vinculados a la erupción del Cordón Caulle (CC). Informe final Asesoría Institucional CONICET-APN, (Res. CONICET N°3318/11) (Inédito), 81p.