Cientistas identificam instabilidade do flanco em um vulcão com histórico de colapso

Deslizamentos de terra causados pelo colapso de vulcões instáveis são um dos principais perigos de erupções vulcânicas. Um método para detectar movimentos de longo prazo dessas montanhas usando imagens de satélite poderia ajudar a identificar instabilidade previamente negligenciada em alguns vulcões, de acordo com cientistas da Penn State.

Sempre que há uma grande erupção vulcânica, há uma chance de que, se um flanco do vulcão é instável, possa haver um colapso”, disse Judit Gonzalez-Santana, doutorando no Departamento de Geociências. “Para explorar melhor esse perigo, aplicamos um método cada vez mais popular e mais sensível para olhar esses movimentos, ou deformação superficial, durante períodos de tempo mais longos.”

Usando a técnica da série temporal, os cientistas descobriram que a deformação da superfície relacionada ao movimento do flanco havia ocorrido em Pacaya, um vulcão ativo na Guatemala, de 2011 a 2013, quando o vulcão estava em grande parte silencioson e aumentou antes de uma erupção em 2014. Trabalhos anteriores não haviam identificado movimento de flanco durante este tempo, disseram os cientistas.

“As pessoas olharam para aquele vulcão com monitoramento remoto por satélite, mas não detectaram esse movimento de flanco de longo prazo”, disse Christelle Wauthier, professora associada de geociências. “Como as mudanças de deformação da superfície são muito pequenas por ano, ela pode facilmente estar abaixo dos limites de detecção dos métodos convencionais, mas ainda dentro dos limites do trabalho de Judit usando uma abordagem de série temporal.”

Cientistas rastreiam a deformação da superfície usando satélites de radar sensíveis o suficiente para detectar mudanças de apenas alguns centímetros no solo. Comparar duas dessas imagens usando a técnica convencional de Radar de Abertura Sintética Interferométrica (InSAR) cria um interferograma, essencialmente um mapa de movimento da superfície. Mas a qualidade do InSAR diminui com o tempo separando duas imagens e pode ser afetada até mesmo por pequenas mudanças, como o crescimento da vegetação ou um acúmulo de cinzas expelidas de um vulcão, disseram os cientistas.

Em vez disso, a equipe realizou uma análise da série temporal InSAR usando centenas de imagens de satélite tiradas ao longo dos anos e identificando a deformação da superfície entre cada um.

“Você pode usar muitos desses mapas de movimento de superfície de curto prazo para lhe dar informações sobre o deslocamento da superfície durante um longo período de tempo”, disse Gonzalez-Santana. “Então você pode olhar para os mapas de deformação da superfície e ver o quanto cada pixel tem se movido desde a data em que a primeira imagem foi adquirida, por exemplo.”

Os resultados, publicados no Journal of Volcanology and Geothermal Research, fornecem detalhes mais finos do movimento do flanco vulcânico e podem revelar aumentos na taxa de que o creep está ocorrendo, como em Pacaya antes da erupção em 2014, disseram os cientistas. A equipe compartilhou os resultados com funcionários da Guatemala que monitoram o vulcão.

“Esse tipo de arrepio não é incomum e não é particularmente perigoso por si só, mas se você tem forças extras como o magma sendo pressurizado e empurrando contra a parede da câmara ou intrusão, pode desencadear um colapso catastrófico”, disse Wauthier. “Ser capaz de entender o comportamento da instabilidade e potencialmente detectar alterações nas taxas de movimento é muito importante para monitorar esse potencial de colapso.”

O método mostra a promessa de identificar a deformação especialmente em vulcões que não possuem redes de monitoramento em tempo real caras e aquelas localizadas em áreas tropicais com vegetação espessa que criam problemas para o InSAR tradicional, disseram os cientistas.

A instabilidade do flanco é frequentemente estudada em vulcões oceânicos, onde um colapso pode desencadear um tsunami mortal, de acordo com os cientistas. Mas colapsos também acontecem no interior, incluindo proeminentemente no Monte St. Helens em 1980.

Pacaya experimentou um colapso há cerca de 1.000 anos, criando uma avalanche de detritos que viajou mais de 15 milhas e deixando uma cicatriz proeminente no vulcão. Erupções subsequentes construíram o vulcão de volta e ele poderia um dia entrar em colapso novamente, disseram os cientistas.

“Mais de 10.000 pessoas vivem a cerca de três milhas do vulcão”, disse Gonzalez-Santana. “Se você levar em consideração que a última avalanche viajou 15 milhas de distância, qualquer um que viva nos vales ao redor do vulcão pode estar em risco.”