NUEVOS AVANCES EN INTERFEROMETRÍA DIFERENCIAL DE RADAR APLICADA AL ESTUDIO DE VOLCANES ACTIVOS

LEONARDO EUILLADES; PABLO A. EUILLADES; MAURO H. BLANCO

Neuquén

Congreso; XVIII Congreso Geológico Argentino; 2011

Asoc. Geológica Argentina

En las últimas décadas, el Radar de Apertura Sintética (SAR) se ha convertido en una de las principalesherramientas para el monitoreo de grandes extensiones de superficie terrestre. Esto se ha sustentado en lascaracterísticas propias del radar: un sensor remoto poco sensible a la presencia de nubes, con capacidad de visiónnocturna y que permite detectar cambios en la elevación de la superficie terrestre. Ésta última característica es labase de un gran número de trabajos de investigación en los cuales se lo ha utilizado para medir tanto las cotastopográficas de las áreas de estudio (Zebker et al., 1994) como la deformación asociada a distintos eventosnaturales ó antropogénicos (Massonnet et al., 1998). Entre los fenómenos causantes de la deformación corticalque pueden ser analizados se encuentran los eventos sísmicos (Massonnet et al., 1993; Peltzer et al., 1995), laactividad volcánica (Lundgren et al., 2003), el movimiento de fluidos del subsuelo (Bell et al., 2008), etc.El radar es un sistema que emite ondas electromagnéticas de una determinada longitud (en el rango de lasmicroondas) sobre la superficie terrestre. Las ondas emitidas interactúan con los elementos presentes en lasuperficie terrestre produciendo el fenómeno de dispersión de la onda. Durante el proceso, parte de la onda esretro-dispersada por los elementos contenidos en la celda de resolución nuevamente hacia el radar. De estamanera, el radar es capaz de medir la distancia a la que se encuentra un objeto sobre la superficie a partir delretardo de tiempo producido entre la emisión de la onda electromagnética y la detección de la onda retrodispersada.Sin embargo, para medir inequívocamente las cotas de una determinada porción de la superficieterrestre es necesario disponer de al menos un par de imágenes de radar de la misma zona de interés adquiridodesde posiciones ligeramente distintas (Hanssen 2001). La técnica que permite realizar esto se denominaInterferometría SAR (ó InSAR) y basa su funcionamiento en estimar las diferencias de fase producidas alobservar la misma porción de superficie terrestre desde posiciones ligeramente distintas (Zebker et al., 1986).Posteriormente, no tardó en desarrollarse la idea de utilizar el radar para detectar deformaciones de lacorteza terrestre. Es así como nacen las técnicas de Interferometría Diferencial SAR (ó DInSAR) (Gabriel et al.,1989), que representan el mayor avance tecnológico en la detección remota de los cambios producidos sobre lasuperficie terrestre. El principio de funcionamiento de las mismas se basa en utilizar conjuntos grandes deimágenes de radar para estimar mapas de diferencias de fase (ó interferogramas) de acuerdo a la metodologíaclásica de InSAR. Posteriormente, y por medio de un Modelo Digital de Elevación (MDE) de la superficieanalizada se elimina la componente topográfica de los interferogramas obteniéndose mapas de fase diferenciales.La fase remanente en estos mapas se puede asociar directamente (descartando posibles fuentes de error talescomo atmósfera, decorrelación, etc.) a la deformación de la superficie terrestre durante el período de tiempoanalizado. En este campo de aplicación, una de las técnicas más conocidas es aquella denominada SmallBAseline Subsets (SBAS) (Berardino et al., 2002), que permite obtener series temporales de deformación conuna elevada resolución espacial mediante la formación de conjuntos de imágenes caracterizados por su pequeñaseparación tanto temporal como espacial.La condición más importante para la aplicación de la técnica descrita es la existencia de conjuntos grandesde imágenes de radar. Particularmente en la Argentina, el mayor archivo de imágenes SAR está constituido porproductos adquiridos por los satélites ERS-1/2 de la Agencia Espacial Europea (ESA) entre 1997 y 2010, a partirde los convenios existentes entre la Comisión Nacional de Actividades Espaciales (CONAE) y la ESA. Sinembargo, distintas fallas sufridas en el sistema de apuntamiento del radar ERS-2 (Rosich et al., 2000) hanlimitado de manera importante las capacidades interferométricas de sus productos con posterioridad a Febrero de2000. En este trabajo se presenta un importante avance desarrollado sobre la base de la metodología SBAS(Euillades et al., 2010), que permite el procesamiento de imágenes de radar atenuando los efectos producidos porlas fallas sufridas por el radar ERS-2. Esta variante permite maximizar la utilización de las imágenes SARdisponibles y mejorar la cobertura temporal de los resultados, siendo ésta una de las principales características aconsiderar cuando se estudia el comportamiento temporal de la deformación (ya que es lo que permitedeterminar patrones, tendencias, periodicidad, etc.). En el caso particular de los volcanes ubicados en laArgentina, esta variante hace posible la obtención de resultados que no se obtendrían con las técnicastradicionales. La efectividad de la metodología desarrollada se demuestra analizando un caso testigo quecomprende actividad volcánica en el sur de Italia: la Caldera de Campi Flegrei y el volcán Vesubio.Finalmente, se analizan las posibilidades de aplicación de la metodología desarrollada para el monitoreode volcanes dentro de la Argentina y Chile, considerando la existencia de imágenes de archivo. Entre losvolcanes incluidos se encuentran Copahue, Planchón-Peteroa, Lascar, Hudson, Chaiten, Llaima y Cayaqui.