Predição da atividade vulcânica

A pluma de gás e cinza irrompeu do Monte Pinatubo, Filipinas.

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Quando o magma se aproxima da superfície e sua pressão diminui, os gases escapam. Este processo é muito parecido com o que acontece quando se abre uma garrafa de bebida gasosa e o dióxido de carbono escapa. O dióxido de enxofre é um dos principais componentes dos gases vulcânicos, e quantidades crescentes do mesmo anunciam a chegada de quantidades crescentes de magma perto da superfície. Por exemplo, em 13 de maio de 1991, uma quantidade crescente de dióxido de enxofre foi liberada do Monte Pinatubo, nas Filipinas. Em 28 de maio, apenas duas semanas depois, as emissões de dióxido de enxofre haviam aumentado para 5.000 toneladas, dez vezes a quantidade anterior. O Monte Pinatubo entrou em erupção mais tarde, em 12 de junho de 1991. Em várias ocasiões, como antes da erupção do Monte Pinatubo e da erupção de Galeras, na Colômbia, em 1993, as emissões de dióxido de enxofre caíram para níveis baixos antes das erupções. A maioria dos cientistas acredita que essa queda nos níveis de gás é causada pela selagem das passagens de gás pelo magma endurecido. Tal evento leva a um aumento da pressão no sistema de canalização do vulcão e a um aumento da chance de uma erupção explosiva. Um sistema analisador de gás multicomponente (Multi-GAS) é um pacote de instrumentos usado para fazer medições em tempo real de alta resolução de plumas de gás vulcânico. As medições Multi-GAS das relações CO2/SO2 podem permitir a detecção da desgaseificação pré-eruptiva dos magmas ascendentes, melhorando a previsão da actividade vulcânica.

Deformação do soloEditar

Inchaço de um vulcão sinaliza que o magma se acumulou perto da superfície. Os cientistas que monitoram um vulcão ativo frequentemente medem a inclinação do talude e acompanham as mudanças na taxa de inchaço. Um aumento da taxa de inchaço, especialmente se acompanhado por um aumento das emissões de dióxido de enxofre e tremores harmônicos é um sinal de alta probabilidade de um evento iminente. A deformação do Monte St. Helens antes da erupção de 18 de maio de 1980 foi um exemplo clássico de deformação, já que o lado norte do vulcão estava inchando para cima enquanto o magma se acumulava por baixo. A maioria dos casos de deformação do solo são normalmente detectáveis apenas por equipamentos sofisticados usados pelos cientistas, mas ainda assim eles podem prever erupções futuras desta forma. Os vulcões havaianos mostram uma deformação significativa do solo; há uma inflação do solo antes de uma erupção e depois uma deflação óbvia após a erupção. Isto é devido à câmara magma rasa dos vulcões havaianos; o movimento do magma é facilmente notado no solo acima.

Monitoramento térmicoEditar

Bambos o movimento magma, mudanças na liberação de gás e atividade hidrotermais podem levar a mudanças de emissividade térmica na superfície do vulcão. Estas podem ser medidas usando várias técnicas:

• radiometria de infravermelhos (FLIR) de dispositivos portáteis instalados no local, à distância ou por via aérea;
• imagens de satélite de banda infravermelha;
• termometria in situ (fontes quentes, fumarolas)
• mapas de fluxo de calor
• alterações de entalpia de poços geotérmicos

HydrologyEdit

Há 4 métodos principais que podem ser usados para prever uma erupção vulcânica através do uso da hidrologia:

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• Medições hidrográficas e hidrológicas de poços são cada vez mais usadas para monitorar mudanças na pressão e regime térmico de um vulcão no subsolo de um vulcão. O aumento da pressão do gás fará com que os níveis de água subam e caiam subitamente mesmo antes de uma erupção, e a focalização térmica (aumento do fluxo de calor local) pode reduzir ou secar os aquíferos.
• Detecção de lahares e outros fluxos de detritos perto das suas fontes. Os cientistas do USGS desenvolveram um sistema barato, durável, portátil e facilmente instalado para detectar e monitorar continuamente a chegada e passagem de fluxos de detritos e cheias nos vales dos rios que drenam vulcões ativos.
• Sedimentos de pré-erupção podem ser captados por um canal de rio ao redor do vulcão que mostra que a erupção real pode ser iminente. A maioria dos sedimentos é transportada de bacias hidrográficas vulcanicamente perturbadas durante períodos de chuvas fortes. Isso pode ser uma indicação de mudanças morfológicas e aumento da atividade hidrotermais na ausência de técnicas de monitoramento instrumental.
• Depósito vulcânico que pode ser colocado na margem do rio pode facilmente ser erodido, o que irá ampliar ou aprofundar dramaticamente o canal do rio. Portanto, o monitoramento da largura e profundidade dos canais do rio pode ser usado para avaliar a probabilidade de uma erupção vulcânica futura.

Sensoriamento remotoEditar

A detecção remota é a detecção por sensores de um satélite da energia eletromagnética que é absorvida, refletida, irradiada ou espalhada da superfície de um vulcão ou de seu material em erupção em uma nuvem de erupção.

• ‘Sensoriamento de nuvens: Os cientistas podem monitorar as nuvens de erupção anormalmente frias dos vulcões usando dados de dois comprimentos de onda térmicos diferentes para aumentar a visibilidade das nuvens eruptivas e discriminá-las das nuvens meteorológicas
• ‘Sensoriamento de gás: O dióxido de enxofre também pode ser medido por detecção remota em alguns dos mesmos comprimentos de onda que o ozono. Os Espectrômetros do Mapa Total de Ozônio (TOMS) podem medir a quantidade de dióxido de enxofre liberada por vulcões em erupções. As emissões de dióxido de carbono dos vulcões foram detectadas no infravermelho de onda curta usando o Observatório de Carbono em Órbita 2 da NASA.
• Sensoriamento térmico: A presença de novas assinaturas térmicas significativas ou ‘hot spots’ pode indicar um novo aquecimento do solo antes de uma erupção, representar uma erupção em progresso ou a presença de um depósito vulcânico muito recente, incluindo fluxos de lava ou fluxos piroclásticos.
• Sensoriamento de deformação: Dados de radar espacial transmitidos por satélite podem ser usados para detectar alterações geométricas de longo prazo no edifício vulcânico, tais como elevação e depressão. Neste método, radar interferométrico de abertura sintética (InSAR), modelos de elevação digital gerados a partir de imagens de radar são subtraídos uns dos outros para produzir uma imagem diferencial, exibindo taxas de mudança topográfica.
• Monitoramento florestal: Recentemente, foi demonstrado que a localização de fraturas eruptivas poderia ser prevista, meses a anos antes das erupções, pelo monitoramento do crescimento da floresta. Esta ferramenta baseada no monitoramento do crescimento das árvores foi validada tanto no Monte Niyragongo quanto no Monte Etna durante os eventos eruptivos do vulcão 2002-2003.
• Sensoriamento infra-sonográfico: Uma abordagem relativamente nova na detecção de erupções vulcânicas envolve o uso de sensores infra-som da rede infra-som do Sistema Internacional de Monitoramento (IMS). Este método de detecção toma sinais de múltiplos sensores e usa triangulação para determinar a localização da erupção.

Movimentos de massa e falhas de massaEditar

Monitoramento de movimentos de massa e falhas usa técnicas de empréstimo de sismologia (geofones), deformação, e meteorologia. Deslizes de terra, quedas de rochas, fluxos piroclásticos e fluxos de lama (lahares) são exemplos de falhas de massa de material vulcânico antes, durante e depois das erupções.

O deslizamento de terra vulcânico mais famoso foi provavelmente o fracasso de uma protuberância que se formou a partir da intrusão de magma antes da erupção do Mt. St. Helens em 1980, este deslizamento de terra “desarrolhou” a intrusão magmática rasa causando uma falha catastrófica e uma explosão de erupção lateral inesperada. As quedas de rocha ocorrem frequentemente durante períodos de deformação aumentada e podem ser um sinal de aumento de atividade na ausência de monitoramento instrumental. Os fluxos de lama (lahares) são depósitos de cinza hidratada remobilizados de fluxos piroclásticos e depósitos de queda de cinzas, movendo-se em declive mesmo em ângulos muito rasos a alta velocidade. Devido à sua alta densidade, eles são capazes de mover grandes objetos, como caminhões carregados de madeira, casas, pontes e rochas. Seus depósitos geralmente formam um segundo anel de ventiladores de detritos ao redor de edificações vulcânicas, sendo o ventilador interno o principal depósito de cinzas. A jusante da deposição da sua melhor carga, os lahares ainda podem representar um risco de inundação por lâmina de água residual. Os depósitos de lahar podem levar muitos meses para secar, até que possam ser pisados. Os perigos derivados da actividade lahar podem existir vários anos após uma grande erupção explosiva.

Uma equipa de cientistas norte-americanos desenvolveu um método de previsão de lahares. O método deles foi desenvolvido analisando as rochas do Monte Rainier em Washington. O sistema de aviso depende da observação das diferenças entre as rochas frescas e as rochas mais antigas. As rochas frescas são maus condutores de electricidade e tornam-se hidrotermaticamente alteradas pela água e pelo calor. Portanto, se eles conhecem a idade das rochas, e portanto a força delas, eles podem prever os caminhos de um lahar. Um sistema de Monitores de Fluxo Acústico (AFM) também foi colocado no Monte Rainier para analisar os tremores de terra que poderiam resultar em um lahar, fornecendo um aviso prévio.