Descargar informe en formato PDF

SERVICIO GEOLÓGICO COLOMBIANO
Dirección de Geoamenazas
Observatorio Vulcanológico y Sismológico de Pasto
INFORME EJECUTIVO DE COMISIÓN DE ESTUDIOS AL EXTERIOR
Estudios de post-grado en “Evaluación de Amenazas Volcánicas y Monitoreo
de Volcanes Activos” en el programa conjunto de la Universidad de Hawai’i
en Hilo y el Servicio Geológico de los Estados Unidos, realizado en la
ciudades de Hilo (Hawai’i) y Vancouver (Washington), Estados Unidos, entre
junio 1 y julio 25 de 2014
Por:
ANITA PATRICIA PONCE VILLARREAL
Julio de 2014
REPÚBLICA DE COLOMBIA
MINISTERIO DE MINAS Y ENERGÍA
SERVICIO GEOLÓGICO COLOMBIANO
1
Contenido
1
2
3
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9
3.10
3.11
3.12
3.13
3.14
4
5
INTRODUCCION
DESARROLLO DEL CURSO DE POST-GRADO CSAV-2014
TEMAS TRATADOS EN EL CURSO CSAV-2014
Vulcanología Física
Monitoreo Térmico y actividad superficial
Sensores Remotos
Difusión Pública
Deformación
Gases volcánicos
Sismología
Lahares
Flujos de Lava
Lahares Mount Hood
Estaciones de monitoreo
Dispersión de cenizas
Geología de Mount Saint Helens
Árbol de eventos para crisis y amenazas volcánicas
APRECIACIÓN PERSONAL DEL CURSO CSAV-2014
AGRADECIMIENTOS
Pág
2
4
7
7
9
9
10
11
12
14
15
16
17
17
19
20
21
21
23
Lista de Figuras
Figura 1. Imágenes de los volcanes visitados durante el curso de entrenamiento CSAV 2014 ........ 3
Figura 2. Participantes del Curso CSAV-2014 .................................................................................. 5
Figura 3. Diploma conferido en el Curso de Post-grado CSAV-2014. ............................................... 6
Figura 4. Imágenes de las salidas de campo de vulcanología física ................................................. 8
Figura 5. Imágenes de la clase de monitoreo térmico ........................................................................ 9
Figura 6. Imágenes de la salida de campo de sensores remotos ................................................... 10
Figura 7. Imágenes sobre el entrenamiento en difusión pública ..................................................... 11
Figura 8. Imágenes de las clases y las salidas de campo de deformación. ..................................... 12
Figura 9. Imágenes del entrenamiento en monitoreo geoquímico. .................................................. 13
Figura 10. Imágenes del entrenamiento en sismología e infrasonido ............................................. 15
Figura 11. Imágenes del entrenamiento en modelamiento de Lahares........................................... 16
Figura 12. Imágenes del entrenamiento en flujos de lava ................................................................ 17
Figura 13. Imágenes de la capacitación en lahares de Mount Hood ............................................... 18
Figura 14. Imágenes del entrenamiento en estaciones de monitoreo .............................................. 18
Figura 15. Imágenes del entrenamiento en dispersión de cenizas ................................................... 19
Figura 16. Imágenes del entrenamiento en geología del volcán Mount Saint Helens ...................... 20
1
1.
INTRODUCCIÓN
El Centro para el Estudio de Volcanes Activos (Center for the Study of Active
Volcanoes, CSAV) ofrece el curso internacional de entrenamiento dentro de un
programa de cooperación entre la Universidad de Hawai’i y el Servicio Geológico
de los Estados Unidos (United States Geological Survey, USGS). Dentro del
programa de cooperación participan la Universidad de Hawai’i en Hilo (UHH) la
Universidad de Hawai’i en Manoa (UHM), el Observatorio Vulcanológico de
Hawai’i (HVO, USGS) y el Observatorio Vulcanológico de las Cascadas (CVO,
USGS) con sede en la ciudad de Vancouver (Washington).
El CSAV fue fundado por el Dr. Robert Decker, quien sirvió como director del
Observatorio Vulcanológico de Hawai’i (HVO, USGS) entre 1979 y 1984. Durante
su permanencia en la dirección de HVO, encontró que había una fuerte demanda
para formar profesionales en vigilancia volcánica y en evaluación de sus
amenazas y riesgos entre las naciones en desarrollo, pues recibió muchas
peticiones para acoger visitantes científicos y técnicos en HVO para
entrenamiento. Durante esos años, el HVO recibió a una serie de científicos
visitantes sin tener ni el personal, ni los recursos para llevar a cabo un amplio
programa de capacitación permanente en Kilauea. Con posterioridad a su
jubilación del USGS, adelantó gestiones e hizo la propuesta a la Universidad de
Hawai’i en Hilo, el Instituto Hawaiano de Geofísica (HIG) de la Universidad de
Hawai’i en Manoa y el Programa de Amenazas Volcánicas del USGS (Volcano
Hazards Program, VHP) para establecer un programa de capacitación más formal
dentro de un programa de cooperación, la cual fue aprobada en 1989.
El CSAV ha funcionado desde 1989 brindando anualmente a la comunidad
científica internacional involucrada en temas de vulcanología la oportunidad de
participar en un curso de capacitación y entrenamiento en el monitoreo de
volcanes activos y la evaluación de las amenazas volcánicas, con el propósito de
disminuir el riesgo volcánico. Hasta 2011 su interés se orientó principalmente a
países en desarrollo de Centroamérica, Sudamérica, Oceanía y Africa; a partir de
2012 se amplió la participación a profesionales de países de los cinco continentes
que trabajen con temas volcánicos sea en universidades o en instituciones
gubernamentales.
El enfoque principal está orientado a los métodos de
evaluación de amenazas volcánicas y monitoreo de volcanes activos. Las áreas
de entrenamiento son: vulcanología física, geología de volcanes, deformación
cortical, sismología, sensores remotos, geoquímica, mediciones de datos en
campo en todas las áreas, elaboración de mapas de depósitos volcánicos,
modelamiento de intrusiones magmáticas, modelamiento de lahares,
modelamiento de flujos de lava, modelamiento de dispersión de cenizas,
pronóstico de erupciones, establecimiento de escenarios basados en árboles de
eventos probabilísticos, socialización y divulgación del conocimiento.
2
El programa se desarrolla anualmente en época de verano y a partir de 2013, el
curso de CSAV se lleva a cabo en dos partes: la primera parte en el campus de la
Universidad de Hawai’i en Hilo (UHH) y el Observatorio Vulcanológico de Hawai’i
(HVO) y la segunda parte en el Observatorio Vulcanológico de Cascadas (CVO)
en Vancouver (Washington). Para el curso de 2014, los trabajos de campo se
desarrollaron en los volcanes Kilauea y Mauna Loa de Hawai’i y en los volcanes
Mount Hood y Mount Saint Helens de la Cordillera de Las Cascadas, localizados
respectivamente en los estados vecinos de Oregon y Washington en los Estados
Unidos (Figura 1).
Cima del volcán Kilauea (Hawai’i)
Cima del volcán Mauna Loa (Hawai’i)
Mount Hood (Oregon)
Cima de Mount Saint Helens (Washington)
Figura 1. Imágenes de los volcanes visitados durante el curso de entrenamiento
CSAV 2014
Cabe destacar que algunos de los asistentes al curso como en mi caso, son
patrocinados con becas que cubren el costo del curso, el alojamiento y el pasaje
de avión, otros participantes sólo obtienen la beca del curso y el alojamiento y
otros son patrocinados por sus respectivas instituciones en parte o en la totalidad
del costo del curso. Los fondos para las becas provienen de la Agencia para el
Desarrollo Internacional de los Estados Unidos (United States Agency for
International Development, USAID) a través del Programa de Asistencia en
3
Desastres Volcánicos del Servicio Geológico de los Estados Unidos (Volcano
Disaster Assistance Program, VDAP, USGS). El VDAP forma parte del programa
CSAV y participa en los cursos internacionales de entrenamiento patrocinando a
los estudiantes y con sus científicos como instructores y profesores del curso.
2.
DESARROLLO DEL CURSO DE POST-GRADO CSAV-2014
El curso internacional de entrenamiento CSAV-2014 en Evaluación de Amenazas
Volcánicas y Monitoreo de Volcanes Activos, se realizó en las ciudades de Hilo en
el estado de Hawai’i y Vancouver en el estado de Washington en los Estados
Unidos de América, el curso se impartió en idioma Inglés, entre el primero de junio
y el 25 de julio de 2014, durante un tiempo de ocho semanas, involucrando 18
participantes procedentes de Indonesia, Filipinas, Chile, Perú, Papúa Nueva
Guinea, Costa Rica, República Democrática del Congo, Italia, Korea del Sur,
Arabia Saudita y Colombia (Figura 2).
La primera parte del curso tuvo lugar en la ciudad de Hilo, Hawai’i, desde el
primero de junio hasta el 12 de julio, asistiendo a clases con charlas magistrales,
estudios de casos y ejercicios prácticos relacionados con el monitoreo de volcanes
activos y evaluación de amenazas volcánicas, que se desarrollaron en el
laboratorio de Geoquímica, en el GISlab y en el aula 110 en el campus de la UHH,
otras clases magistrales y prácticas se llevaron a cabo en el auditorio de HVO y en
los laboratorios de geoquímica de HVO. También se desarrollaron trabajos de
campo mediante excursiones a los volcanes activos de Kilauea y Mauna Loa. De
la misma forma, la segunda parte del curso se llevó a cabo en la ciudad de
Vancouver (Washington), entre el 13 de junio y el 25 de julio con charlas
magistrales, estudios de caso y ejercicios prácticos, en el auditorio de CVO, en el
laboratorio de electrónica y en el taller externo de CVO y los trabajos de campo se
desarrollaron durante un día en Mount Hood y durante cinco días de campamento
en Mount Saint Helens.
Las clases y sesiones de campo se orientaron a la enseñanza respecto a los
métodos actuales de monitoreo de volcanes activos; recolección, medición e
interpretación de datos; uso, instalación y mantenimiento de instrumentos y
sensores de monitoreo; manejo de nuevas tecnologías; evaluación de las
amenazas volcánicas; modelamiento de intrusiones magmáticas, de flujos de lava,
de lahares y tefra; divulgación de la información a las instituciones
gubernamentales, a las instituciones de prevención, a la prensa y al público en
general; buscando dar pautas de direccionamiento en el monitoreo durante la
respuesta a crisis volcánicas y en el enfoque al pronóstico para salvaguardar vidas
tendientes a disminuir el riesgo volcánico en las poblaciones que se encuentran en
área de influencia de volcanes activos. También se incluyó un segmento
orientado a gestión de riesgos y educación pública de amenazas volcánicas.
4
Figura 2. Participantes del Curso CSAV-2014
El entrenamiento de campo hizo hincapié en los métodos de monitoreo volcánico,
en los métodos de medición, recolección de datos e interpretación que
5
actualmente son utilizados por los observatorios vulcanológicos del Servicio
Geológico de Estados Unidos. Otro tópico fue la evaluación y toma de decisiones
durante crisis volcánicas con base al tipo de volcán, su historia, parámetros
monitoreados y experiencias con otros volcanes. El 25 de julio se dio la
terminación oficial del curso de post-grado otorgándose el diploma “Post graduate
studies in assessing volcanic hazards and monitoring active volcanoes”, firmado
por los directivos de las instituciones participantes en el programa conjunto del
CSAV, como son el Dr. Donald O. Straney, rector de la Universidad de Hawai’i en
Hilo, el Dr. John S. Pallister, jefe del Programa de Asistencia en Desastres
Volcánicos del Servicio Geológico de los Estados Unidos (VDAP) y el Dr. Donald
Thomas, director del CSAV (Figura 3).
Figura 3. Diploma conferido en el Curso de Post-grado CSAV-2014.
A lo largo del curso CSAV-2014, cada uno de los participantes presentó un
“Reporte de País” tanto en HVO como en CVO. En mi caso, se socializó el
monitoreo de la actividad volcánica en Colombia con el título de “Volcanic Activity
Monitoring – Colombia”, en el cual se mostró una breve referencia del ambiente
tectónico en el que se emplaza Colombia, las provincias geológicas que
comprenden nuestro país, los volcanes activos de Colombia, las técnicas de
monitoreo que usa el Servicio Geológico Colombiano (SGC) para los volcanes
6
activos, los niveles de actividad actual de los volcanes monitoreados, los mapas
de amenaza de los volcanes Galeras, Cumbal, Chiles y Cerro Negro, sus redes de
vigilancia, un resumen de la actividad volcánica de Galeras y Cumbal en el último
mes que para el caso era mayo de 2014, la manera como se difunde la
información de los volcanes activos y la socialización de la información a la
comunidad así como el papel del SGC en el contexto de la gestión del riesgo
volcánico, haciendo especial énfasis en la bienal de niños y jóvenes que viven en
zonas de riesgo volcánico. Para el caso de los volcanes Chiles y Cerro Negro se
hizo un informe completo de la actividad entre septiembre de 2013 y mayo de
2014.
3.
TEMAS TRATADOS EN EL CURSO CSAV-2014
Al inicio del curso, se hizo una salida de campo corta a Strip Road en Mauna Loa
para ver y familiarizarnos con el tipo de depósitos que dejan los volcanes
hawaiianos, el tipo de terreno que íbamos a tener en las salidas de campo, los
flujos de lava tipo AA y Pahoehoe, los bombones, los tubos, los canales
solidificados y otras formaciones que deja la lava, dirigida por la coordinadora del
curso Darcy Bevens.
Después Darcy nos dio una charla de logística y
expectativas del curso CSAV-2014. En nuestra primera visita al HVO nos dio la
bienvenida el director (Scientist-in-Charge), PhD Jim Kauahikaua y tuvimos la
oportunidad de asistir a una reunión técnica de evaluación de la actividad de la
semana que había terminado para el volcán Kilauea, con presentaciones en power
point de gráficas y datos correspondientes a cada disciplina, realizadas por los
científicos de HVO, entre ellas, deformación, sismología, observaciones
superficiales, geoquímica, etc.; al terminar la reunión se hizo una presentación de
cada participante en el curso CSAV-2014, mencionando el nombre, el país de
origen, la institución y el área de trabajo. Luego asistimos a clases de geología
general de la Gran Isla, clasificación, geología estructural y estado actual de los
volcanes de la Gran Isla, con énfasis en Kilauea y Mauna Loa, impartida por el
PhD Don Thomas. Se asistió a clases del inglés como segunda lengua “English
Second Language” orientado a familiarizarse con la cultura americana, la cultura
de los países del grupo de participantes, la vida y cultura de Hawai’i y la manera
de presentar charlas o conferencias. Posteriormente, se trabajó la temática
relacionada con las técnicas de monitoreo por módulos como se relaciona a
continuación:
3.1. Vulcanología Física (PhD. Nicole Lautze, UHM; PhD. Donald Swanson,
HVO)
El programa de Vulcanología Física se trabajó con charlas magistrales
complementadas con videos y con trabajo de campo, visitando los diferentes
depósitos de la actividad volcánica del Mauna Loa y Kilauea para la identificación
de los diferentes tipos de depósitos de lavas. A nivel introductorio se trataron
temas relacionados con las rocas ígneas, minerales, composición de las rocas y
descripción de rocas con el objetivo de establecer diferentes génesis y procesos
7
volcánicos y tipos de vulcanismo. Se trataron temas de introducción en lo
relacionado con la geología de volcanes, específicamente en los tipos de magmas
y erupciones volcánicas. Se trataron conceptos físicos de los magmas y su
importancia en el entendimiento del tipo de procesos volcánicos. Se presentó el
ejemplo de los diferentes tipos de actividad del volcán Kilauea, donde se han
encontrado erupciones efusivas y explosivas, tratando los tipos de flujos y caídas
de Kilauea. Donald Swanson explicó la evolución de la caldera actual y la
erupción explosiva de 1790 que dejó entre sus depósitos algunas capas de tefra y
rocas del tamaño de una pelota de golf, que alcanzaron distancias hasta de 17 km;
también describió y mostró otros productos volcánicos como pele´s hair, lapilli
acrecional y reticulitas. En las salidas de campo se visitaron cuatro zonas, la
primera muy cercana a HVO para ver los depósitos de tefra, reticulitas y lapilli
acrecional de la erupción explosiva de Kilauea de 1790; el lago de lava de Kilauea
Iki con la respectiva descripción de la erupción (1959), depósitos y grieta de salida
de la lava; el cráter Mauna Ulu con la respectiva descripción de la erupción (19691974) y sus depósitos. Finalmente se visitó la zona de Kalapana, que era una
zona residencial que fue alcanzada y cubierta por los flujos de lava de Kilauea en
1986-1992 y 2010, los flujos entraron al mar, generando varios centímetros de
nuevo territorio para la Gran Isla (Figura 4).
Don Swanson explicando la erupción de 1790
Lago de lava, Kilauea Iki
Nicole Lautze explicando en Kalapana
Cráter Mauna Ulu
Figura 4. Imágenes de las salidas de campo de vulcanología física
8
3.2.
Monitoreo Térmico y actividad superficial (PhD. Matt Patrick, HVO)
La clase fue una charla magistral en el GISLab de la UHH, con exhibición de
equipos para monitoreo térmico y de video, software utilizado para procesar
imágenes térmicas, software libre que se puede obtener de algunos servidores de
universidades de EE.UU. para procesamiento de imágenes térmicas y de
imágenes métricas. En la clase se exhibieron videos del seguimiento del lago de
lava del cráter principal de Kilauea, denominado Halema’uma’u. Describió y
explicó las explosiones originadas por caídas de rocas que se desprenden de la
pared del cráter y caen dentro del lago de lava, el seguimiento a las fluctuaciones
de nivel del lago de lava, el seguimiento a las erupciones en curso del cráter
Pu’u’O, y los trabajos desarrollados con este tipo de monitoreo (Figura 5).
Cámara térmica para instalar en campo
Matt Patrick explicando en clase
Figura 5. Imágenes de la clase de monitoreo térmico
3.3.
Sensores Remotos (PhD. Scott Rowland, UHM)
Las clases incluyeron charlas magistrales en el GISLab de la UHH, ejercicios
prácticos de aplicación de lo aprendido, uso de software especializado para
sistemas de información geográfica y para elaboración de mapas, trabajo de
campo, en el cual se realizó la verificación de la información procesada y
analizada por medio de las imágenes obtenidas con los sensores remotos.
Se recibió una introducción de los sensores remotos, conceptos, teoría, aplicación
y parámetros que permiten garantizar una buena resolución. Clases de imágenes
que se obtienen con este tipo de sensores, tales como imágenes de radar, aster,
landsat, goes, etc., la longitud de onda que manejan los sensores, la resolución
espacial de las imágenes, el color y el falso color, su análisis e interpretación. El
trabajo de campo se desarrolló en Mauna Iki para la verificación del mapeo de
depósitos de lavas de la erupción de Mauna Iki (1919-1920), con base en trabajos
previos sobre imágenes procesadas de sensores remotos (Figura 6).
9
Verificando depósitos en imagen en Mauna Iki
Scott Rowland explicando en Mauna Iki
Figura 6. Imágenes de la salida de campo de sensores remotos
3.4. Difusión Pública (Darryl Oliveira, Defensa Civil Hilo; David Carvalho,
CSAV; Darcy Bevens, CSAV; Ken Hupp, KPUA radio station Hilo)
Se realizó una visita a la Defensa Civil en la ciudad de Hilo, para una charla
informal sobre el manejo de la información y la atención en situaciones de crisis.
La Defensa Civil tiene a su cargo los sistemas de alerta temprana por actividad
volcánica, flujos de lava en zonas residenciales como el de Kalapana de 2010,
tsunamis como el originado por el terremoto de Tohoku, Japón en 2011,
terremotos, huracanes, inundaciones, etc. Durante la visita, el director Darryl
Oliveira y los funcionarios describieron como funciona la entidad, la relación con la
Agencia Federal para la Gestión de Emergencias (FEMA), los diferentes
protocolos utilizados por esa entidad, la red de comunicaciones, las pantallas de
visualización de los datos de los observatorios vulcanológicos, de alertas de
tsunami, de la red nacional de terremotos, etc. y algunas formas de preparar e
informar a la comunidad (Figura 7).
Se hizo una visita a la escuela elemental Mountain View para observar una clase
sobre amenazas naturales de origen geológico en la Gran Isla, impartida a los
niños de la escuela de verano por David Carvalho, los niños tenían edades entre 5
y 12 años, se usaron ayudas didácticas como videos y maquetas para simular una
erupción volcánica y un tsunami (Figura 7). Se asistió a la proyección de la
película de “Super Volcano” realizando un análisis posterior de la interacción entre
los científicos y los medios de comunicación y su impacto en la sociedad.
Posteriormente el periodista Ken Hupp de la emisora KPUA de Hilo realizó
entrevistas a los participantes del curso CSAV-2014, sobre un tema referente al
trabajo de monitoreo volcánico en nuestras instituciones, del que previamente se
le había enviado un resumen. Las entrevistas fueron filmadas y posteriormente
analizadas por los expertos y por los estudiantes, para evaluar las fortalezas y
debilidades de cada entrevistado.
10
David Carvalho en la escuela de verano
Darryl Oliverira explicando en Defensa Civil
Figura 7. Imágenes sobre el entrenamiento en difusión pública
3.5.
Deformación (PhD. Mike Poland, HVO; PhD. Maurizio Battaglia, VDAP)
La temática se abordó con charlas magistrales, ejercicios prácticos de aplicación y
trabajo en campo para conocer las diferentes técnicas y equipos utilizados para
medir y evaluar la deformación, que se han utilizado y se usan actualmente en
HVO y los otros observatorios vulcanológicos del USGS. También se abordó la
manera como se instalan los equipos que son telemetrados, la toma de datos y su
interpretación. Al finalizar el módulo se trabajó por grupos para diseñar una red de
monitoreo en deformación para diferentes volcanes activos del mundo.
Los temas trabajados permitieron la familiarización con la temática de la
deformación volcánica, sus causas en el contexto tectónico y volcánico, los
fenómenos que se derivan del cambio de volumen y presión en el magma,
reflejados en la deformación del terreno. En este módulo se realizaron trabajos de
campo relacionados con la medición de datos usando diferentes metodologías, y
trabajo en el laboratorio relacionado con el procesamiento, análisis y
modelamiento de los mismos. Se recibió una inducción en la interpretación de
imágenes InSAR y su análisis en los procesos de deformación volcánica y
fenómenos tectónicos. Los métodos de deformación estudiados fueron: nivelación
de precisión para medición de desplazamientos verticales, mediciones
electrónicas a distancia (EDM) con estación total (geodímetros o distanciómetros)
para desplazamientos horizontales, arreglos de mediciones de inclinometría seca,
inclinometría electrónica (ET) para determinar variaciones de inclinación,
mediciones dinámicas con el Sistema Satelital de Navegación Global (GNSSGPS) y de registro continuo para observar variaciones en la vertical y en la
horizontal, uso de extensómetros para medición de apertura de grietas. Para el
modelamiento se usaron datos de los volcanes Kilauea, Augustine y Mount Saint
Helens, usando el modelo de Mogi para una fuente puntual, esférica, silo,
esferoide y modelamiento inverso para un dique. Se realizaron salidas de campo
para probar todos los instrumentos usados para medir deformación; para medir en
11
los extensómetros en la zona de grietas de Devil’s Throat, que es un cráter de
subsidencia formado probablemente a finales de 1800 y una salida a Hilina Pali
Road para realizar mediciones dinámicas con GPS en varias estaciones de
deformación localizadas al borde de la carretera (Figura 8).
Mike Poland explicando deformación en grietas
Maurizio Battaglia explicando modelamiento
Estación GPS en campo
Preparando los equipos para medir con GPS
Figura 8. Imágenes de las clases y las salidas de campo de deformación.
3.6. Gases volcánicos (PhD. Don Thomas, CSAV; PhD. Tamar Elias, HVO;
PhD. Jeff Sutton, HVO; PhD. Keith Horton, UHM)
Se desarrollaron charlas magistrales en el auditorio de HVO y en los laboratorios
de geoquímica de la UHH, toma de datos en campo, visita a estaciones de
medición de concentración de diferentes especies gaseosas, tales como dióxido
de azufre SO2, sulfuro de hidrógeno H2S, cloruro de hidrógeno HCl, fluoruro de
hidrógeno HF, dióxido de carbono CO2, monóxido de carbono CO; mediciones
con flyspec (espectrometría) sobre la carretera para determinar flujo de SO2, en
recorridos atravesando la columna de emisión y mediciones estáticas hacia la
columna de emisión. Adicionalmente se desarrollaron ejercicios de configuración
de una red para evaluar gases volcánicos y de evolución de la actividad volcánica.
Este módulo se inició con los gases volcánicos, su origen, su evolución y sus
ciclos, y la relevancia en el monitoreo volcánico como indicadores de la actividad
volcánica. Se trataron también los efectos de los gases volcánicos en la salud
12
como una amenaza volcánica. En la parte de monitoreo volcánico se trataron los
temas de muestreos de gases por el método de espectroscopia de correlación
usando el instrumento FlySpec en el rango espectral Ultravioleta de la luz y el
FTIR (Fourier transform infrared spectroscopy) en el rango espectral Infrarrojo de
la luz. Se describieron los diferentes tipos de sensores electroquímicos que tienen
para cada diferente especie gaseosa que se mide y se monitorea, los equipos de
calibración de los sensores y los equipos de medición simultánea LI-COR para
SO2 y CO2 y para H2S y CO2 (Figura 9). Se describieron y usaron los tubos
detectores de gas en fumarola y el muestreo de gases y condensados en
fumarola. Se realizaron diferentes ejercicios de integración de la actividad
volcánica con el fin de analizar y evaluar el estado de actividad de un volcán y
formular un diagnóstico involucrando otras técnicas de monitoreo como
deformación volcánica y sismología, configurando diferentes escenarios.
Don Thomas explicando muestreo en fumarola
Tamar y Keith explicando el flyspec
Jeff Sutton explicando estación en campo
Jeff Sutton explicando el FTIR
Figura 9. Imágenes del entrenamiento en monitoreo geoquímico.
13
3.7. Sismología (PhD. Weston Thelen, HVO; PhD. Randall White, VDAP; PhD.
Wendy McCausland, VDAP)
La capacitación se realizó con charlas magistrales en el auditorio de HVO y en el
GISLab de la UHH, ejercicios prácticos de aplicación y ejercicios de análisis y
evaluación de la actividad sísmica, con el objeto de hacer un diagnóstico del
estado del volcán para realizar un pronóstico de erupción o establecer escenarios
futuros.
La primera parte se inició con conceptos básicos en sismología que incluyen una
teoría general de ondas, rayos, frentes de onda, scattering, atenuación,
mediciones de energía, localización clásica de sismos, tipos de sismos, cálculo de
magnitud local y magnitud de momento, cálculo del desplazamiento en la falla,
tipos de sensores. Se describió y explicó el software Swarm para visualización de
señales sísmicas, lectura de duración, amplitud y periodo, espectro de amplitud de
potencia y logarítmico, filtrado de señales, etc. También se tuvo una introducción
en el ambiente tectónico Hawai’i y su influencia en el vulcanismo; los avances y
evolución en la instrumentación para registro sísmico por parte del HVO y del
USGS, la clasificación de eventos sísmicos en Hawai’i y los procesos que los
generan; sismos que han generado alertas y efectos de tsunami en la costa de
Hawai’i. Adicionalmente se trataron temas prácticos de localizaciones y
mecanismos focales. También se recibió una introducción sobre el trabajo de
monitoreo del HVO con sensores de infrasonido.
En una segunda parte del módulo de sismología se recibió entrenamiento en
sistemas volcánicos cerrados y sistemas volcánicos abiertos, en las sucesiones
típicas de eventos sísmicos previos a una erupción, como son los sismos distales
volcano tectónicos VT, localizados entre 10 y 30 km de distancia del volcán activo,
el registro de eventos de muy baja frecuencia VLF, la transición de los VT a
profundidades más superficiales bajo el edificio volcánico, luego la aparición de
eventos de tipo híbrido, luego los eventos asociados con tránsito de fluidos, largo
periodo LP y tremor, sismicidad asociada con crecimiento de domos como son los
drumbeats, hasta la erupción. Se describieron los diferentes patrones de
sismicidad que se pueden presentar y se recibió entrenamiento en pronóstico de
erupciones, a partir del estudio de la recurrencia del patrón de sismicidad que
involucre un proceso de realimentación o intrusión, ascenso de magma, formación
y destrucción del domo de lava. Se realizaron ejercicios de aplicación para
obtener localizaciones, energía liberada, momento sísmico y evaluación de
actividad (Figura 10).
14
Wes Thelen explicando el uso de Swarm
Sensor de infrasonido
Randy White explicando en clase
Wendy McCausland explicando en clase
Figura 10. Imágenes del entrenamiento en sismología e infrasonido
3.8.
Lahares (Ph.D. Steve Shilling, CVO; PhD. Julia Griswold, VDAP)
La capacitación se realizó con charlas magistrales en el GISLab de la UHH y
ejercicios prácticos de estudio de casos de volcanes como Three Sisters, Mount
Rainier y Mount Saint Helens de la Cordillera de las Cascadas en los EE.UU. Se
tuvieron charlas de conceptos básicos acompañados de videos. Luego se hizo
hincapié en el manejo del programa LAHARZ para la elaboración de mapas de
amenaza por flujos de lodos y avalanchas de escombros y el empleo de módulos
de trabajo y visualización con ArcGis, tales como Arc Map y Arc Scene, y se
complementó con ejercicios prácticos. Para el ejercicio principal se conformó
grupos de dos personas para elaborar un mapa de amenaza por lahares para
diferentes volcanes escogidos por cada grupo, en mi caso me tocó participar con
el compañero Suparjan de Indonesia para elaborar el mapa de amenaza por
lahares para el volcán Semeru de Indonesia, teniendo en cuenta todo lo aprendido
en clase y las pautas establecidas para mostrar información entendible para
tomadores de decisiones y la comunidad en general, involucrando factores como
el lenguaje, los colores, la ubicación de los letreros, etc. (Figura 11).
15
Modelamiento con Mount Rainier
Escenario más probable por lahares en Semeru
Estudiantes CSAV2014 con Julie y Steve
Figura 11. Imágenes del entrenamiento en modelamiento de Lahares
3.9.
Flujos de Lava (PhD. Frank Trusdell, HVO)
Las clases se desarrollaron mediante charlas magistrales en el auditorio de HVO y
en el GISLab de la UHH, ejercicios de descripción de muestras de rocas y salidas
de campo. Se recibió entrenamiento en inspección con lupa de mano y
descripción de muestras de rocas, medición y descripción de flujos de lava en
campo, elaboración de mapas de depósitos de flujos de lava y modelamiento de
zonas de inundación por lavas. El ejercicio consistió en ir a campo, medir y
describir los flujos de lava del volcán Mauna Loa, en la zona del cono de cenizas
de Pu’u Koli, algunos de estos flujos tienen edades muy antiguas, otros se
depositaron en tiempos históricos y los más jóvenes se depositaron en la última
erupción de Mauna Loa en 1984. Posteriormente con los datos de campo se
debía hacer un mapa geológico a mano, asignarle edad relativa a los flujos
medidos, describir y caracterizar cada uno de los flujos mapeados y hacer la
respectiva columna estratigráfica de la zona. Luego con ArcGis, utilizando las
herramientas de modelamiento, se modelaron las zonas de inundación por flujos
de lava del volcán Mauna Loa que puedan amenazar y poner en riesgo la capital
de la Gran Isla, la ciudad de Hilo, como sucedió en la erupción de 1984 cuyos
flujos llegaron a 7 km de la ciudad. También se hizo un análisis de riesgo, para los
hospitales, las estaciones de bomberos, cuatro autopistas principales y el
aeropuerto y se exportó la imagen para ser vista con Google Earth (Figura 12).
16
Zona de mapeo en Pu’u Koli, Mauna Loa
Frank Trusdell explicando en clase
Modelamiento de flujos de Lava
Grupo CSAV2014 con Frank Trusdell
Figura 12. Imágenes del entrenamiento en flujos de lava
3.10. Lahares Mount Hood (PhD. Cynthia Gardner, CVO; PhD. Peter Kelly,
CVO)
La capacitación se hizo mediante una salida de campo a Mount Hood, en donde
describieron el mapa de amenazas de Mount Hood, el mapa específico por
lahares y siguiendo el mapa se hizo un recorrido por los depósitos de los lahares
que han bajado por White River, Sandy River y Hood River, especialmente el de la
erupción de 1790 y el ocasionado por tormenta en 2006. Se visitó una de las
estaciones sísmicas de monitoreo y algunos de los cauces nevados que se forman
en sus pendientes, los cuales son susceptibles de generar lahares (Figura 13).
3.11. Estaciones de monitoreo (PhD. Andrew Lockhart, VDAP; PhD. Patrick
McChesney, UW)
Se contó como instructor con el ingeniero Patrick McChesney, investigador
científico de la Red Sismológica del Pacífico Noroccidental del Departamento de
Ciencias de la Tierra y el Espacio de la Universidad de Washington. Se trabajó
con charlas magistrales en el auditorio de CVO en la ciudad de Vancouver, en
17
laboratorio de CVO y con ejercicios prácticos de instalación de un montaje con
todos los sistemas que contempla una estación de monitoreo, desde el sistema de
protección de equipos, el sistema de protección contra rayos, el sistema de
alimentación, el sistema de transmisión y los sensores. El ejercicio se realizó en el
taller externo de CVO, con grupos de 5 personas con todos los implementos e
instrumentos necesarios facilitados por el CVO (Figura 14). En el entrenamiento
se hizo énfasis en el mantenimiento de baterías, la verificación del voltaje y el
amperaje y en los sistemas de protección contra rayos. Existe una gran variedad
de diseños de estaciones de monitoreo volcánico, cuya característica principal
debe ser una larga durabilidad en su funcionamiento y garantizar una buena
cantidad y calidad de los datos para registro. Los aspectos fundamentales que se
deben tener en cuenta en una instalación y en su mantenimiento son una buena
protección contra descargas eléctricas, humedad, posibles inundaciones, insectos
y pequeños animales, la radiación ultravioleta, las variaciones de presión, la
temperatura, el viento, la corrosión por gases volcánicos, las caídas de ceniza, las
acciones vandálicas y en algunos casos la nieve.
Cynthia y Peter explicando en campo
Depósito de lahar de Mount Hood
Figura 13. Imágenes de la capacitación en lahares de Mount Hood
Nuestro grupo con el montaje de estación listo
Andrew y Patrick explicando en clase
Figura 14. Imágenes del entrenamiento en estaciones de monitoreo
18
3.12. Dispersión de cenizas (PhD. Larry Mastin, CVO)
Se trabajó con charlas magistrales y ejercicios prácticos de modelamiento de
dispersión de ceniza y depósitos de ceniza por erupciones de volcanes escogidos
por cada estudiante. Se trabajó con el programa Ash3d que permite modelar en el
espacio tridimensional el transporte, la dispersión y depósitos de tefra, información
que es muy utilizada para el pronóstico de nubes de ceniza volcánica y mapas de
amenaza volcánica por caídas de tefra. Los resultados pueden desplegarse
también con Google Earth. Variables importantes como la dirección y la velocidad
del viento se pueden consultar en las bases de datos de NOAA desde 1948. En
mi caso, para los ejercicios de modelamiento se hizo simulaciones de dispersión y
de depósitos de cenizas para una probable erupción del volcán Cumbal, cuyos
datos de entrada como el alcance de los depósitos de cenizas y la altura de la
columna, se tomaron de la memoria del mapa de amenaza. También se hizo un
modelamiento para la erupción de abril 14 de 2010 del volcán Eyjafjallajökull en
Islandia, cuyos datos se tomaron de los reportes que el Instituto de Ciencia de la
Tierra de la Universidad de Islandia entrega al Instituto Smithsonian y que están
publicados en la página del Programa de Vulcanismo Global (Figura 15).
Modelamiento para dispersión Cumbal
Modelamiento para depósito Cumbal
Larry Mastin explicando en clase
Modelamiento para dispersión Eyjafjallajökull
Figura 15. Imágenes del entrenamiento en dispersión de cenizas
19
3.13. Geología de Mount Saint Helens (PhD. John Pallister, VDAP; PhD.
Heather Wright, VDAP; PhD. Michael Clynne, USGS)
Esta capacitación se llevó a cabo mediante charlas magistrales en CVO y un
campamento de cinco días en el volcán Mount Saint Helens. Las charlas versaron
sobre los tipos de volcanes, especialmente los volcanes compuestos, las
erupciones y los productos originados en erupciones de volcanes compuestos que
son similares a los que se tiene en Colombia y sobre la historia eruptiva de Mount
Saint Helens y especialmente sobre la erupción cataclísmica de 1980. Se
realizaron excursiones a diferentes zonas del volcán para realizar trabajo de
campo con el fin de hacer reconocimiento y caracterización de depósitos de
caídas piroclásticas, flujos piroclásticos, surges, blast, lahares y avalanchas, para
levantar columnas estratigráficas. En el campamento también se realizaron
charlas magistrales y ejercicios prácticos de lo visto en campo (Figura 16).
Michael, Heather y John explicando en campo
Troncos de árboles en Spirit Lake
Zona de hummocks, flujo piroclástico y blast
Domos y glaciar en el cráter de M.Saint Helens
Figura 16. Imágenes del entrenamiento en geología del volcán Mount Saint Helens
Se visitaron las zonas de Spirit Lake para hacer inspección a los efectos del blast
que derribó los troncos de inmensos árboles que aún quedan en el piso y flotando
20
al norte del lago, otros troncos desnudos permanecen de pie mientras nuevos
árboles y vegetación han comenzado a repoblar la zona desde hace varios años.
Se visitó la zona del observatorio de Johnston Ridge donde murió el vulcanólogo
David Johnston el día de la erupción, el 18 de mayo de 1980, que se creía un
lugar seguro pero el blast alcanzó a llegar hasta ese punto cegando la vida del
científico. Se visitó la zona de hummocks para observar su estratigrafía y su
morfología. Se visitó la zona de los lahares en Toutle River, pero también en la
estratigrafía se pudo observar huellas de flujos piroclásticos, flujos de escombros y
surges que bajaron por el cauce. Finalmente se visitó una zona cercana al cráter
de Mount Saint Helens para observar el domo de 1980, los domos de 2004 y 2008
y el glaciar que se mueve 10 cm por día, siendo el único glacial en el mundo que
manifiesta avance y no retroceso, protegido por la caldera originada en la erupción
de 1980.
3.14. Árbol de eventos para crisis y amenazas volcánicas (PhD John Pallister,
PhD. Heather Wright, PhD. Wendy McCausland y PhD. Julie Griswold)
La capacitación se realizó con charlas magistrales y ejercicios prácticos de
estudios de casos con el propósito de desarrollar habilidades para evaluar
rápidamente las posibles amenazas volcánicas y prever posibles efectos de una
crisis volcánica con base en la historia eruptiva del volcán, la geología, los
depósitos de los productos volcánicos, su alcance, evaluación del reconocimiento
visual sobre el terreno, los boletines de actividad que se van generando y los
datos derivados del monitoreo, con miras a establecer escenarios con porcentajes
de probabilidad y pronósticos de erupción. Para el ejercicio se trabajó la primera
crisis del volcán Mount Saint Helens después de la erupción de 1980, ocurrida en
el año 2004, con datos de monitoreo, mapa de amenaza, datos de historia eruptiva
y mapas de la zona, facilitados por el CVO.
4.
APRECIACIÓN PERSONAL DEL CURSO CSAV-2014
En mi opinión personal el Curso de post-grado CSAV-2014 en “Evaluación de
amenazas volcánicas y monitoreo de volcanes Activos” desarrollado tanto en los
volcanes Hawaiianos como en los volcanes compuestos de la cordillera de Las
Cascadas, fue una increíble e invaluable experiencia que involucró un enorme
acopio de conocimientos teóricos y prácticos en casi todas las temáticas
relacionas con el estudio, investigación y monitoreo de los volcanes activos.
Considero importante resaltar la trayectoria que tiene el Servicio Geológico de los
Estados Unidos - USGS en el estudio, investigación, evaluación y monitoreo de las
amenazas volcánicas, lo que les confiere un gran conocimiento y una gran
autoridad:
Maneja cinco Observatorios Vulcanológicos (Alaska, California, Cascades,
Hawai’i y Yellowstone).
El Observatorio Vulcanológico de Hawai’i (HVO), fue fundado en 1912, es
pionero en el campo de la vulcanología, el más antiguo de América y del USGS y
21
es en donde se han desarrollado varios de los métodos, técnicas e instrumentos
que se usan en el monitoreo volcánico en el mundo.
Personal de los Observatorios de California y Cascadas, mediante el VDAP
han participado en crisis eruptivas volcánicas en todo el mundo, en los países de
Méjico, Guatemala, El Salvador, Nicaragua, Costa Rica, Colombia, Ecuador, Perú,
Chile, Monserrate, Tanzania, República Democrática del Congo, Arabia Saudita,
Filipinas, Indonesia, Papua Nueva Guinea, Rusia y Estados Unidos.
La mayoría de su personal tiene nivel de doctorado en diferentes disciplinas
de la volcanología dando lugar a una alta calidad científica.
Su personal ha estudiado todos los tipos de volcanes, los de punto caliente
como los Hawaiianos, de rift como los de R.D. Congo, compuestos de zonas de
subducción como los de la Cordillera de Las Cascadas, de arcos de islas como
algunos de Alaska, grandes calderas como Yellowstone y Long Valley e incluso
los monogenéticos como los de México, lo que les permite cubrir el espectro total
en la evolución de los magmas.
La oferta de cursos de entrenamiento como CSAV involucrando las
experiencias de participantes que trabajan en volcanes de diversos puntos
geográficos ofreciendo la posibilidad de incrementar, optimizar e intercambiar
conocimientos.
Es por esto, que este curso ellos cubren una amplia gama de temas en el
monitoreo y la evaluación de las amenazas volcánicas integrando diferentes
disciplinas que abarcan desde el conocimiento del fenómeno y la geología, hasta
las técnicas, instrumentos empleados y métodos de procesamiento, con el fin de
lograr una mejor comprensión e interpretación de un volcán activo. Por otra parte,
la integración de conocimiento de volcanes de diferentes tipos eruptivos,
diferentes composiciones, diferentes ambientes tectónicos y diferentes partes del
mundo, permite establecer marcos de referencia que pueden servir de base
comparativa para el caso de activaciones de volcanes de los cuales no se conoce
su comportamiento porque no tienen registro de erupciones históricas, lo cual
puede marcar la diferencia y ser fundamental en el momento de responder a la
atención de una crisis volcánica.
Los instructores resaltan la importancia de la integración de diferentes disciplinas
geofísicas y geoquímicas en el contexto de la geología de los volcanes para tener
una mejor percepción del fenómeno así como modelamientos y simulaciones que
permiten un acercamiento a la realidad de los procesos que se dan con la
actividad de los volcanes.
Es importante resaltar la contribución que Colombia ha hecho en la temática de la
evaluación y monitoreo de las amenazas volcánicas, tanto desde el punto de vista
de motivación con el infortunado suceso de la erupción del Nevado del Ruiz en
1985, que generó la creación del Programa de Asistencia por Desastres
Volcánicos - VDAP del USGS, como con los logros alcanzados en el pronóstico de
eventos amenazas volcánicas por parte de los Observatorios Vulcanológicos del
Servicio Geológico Colombiano, que han servido de ejemplo para mostrar a nivel
22
mundial y que tienen reconocimiento por parte del USGS. Tan es así que la
coordinadora del CSAV expresó que los participantes colombianos eran muy
estimados y se contaban entre los favoritos del programa, por su capacidad de
aprendizaje y su desempeño general durante el curso, adicionalmente porque se
notaba que lo aprendido del USGS y del CSAV era uso de buena práctica en los
observatorios colombianos.
Por todo lo anterior considero muy conveniente continuar promoviendo la
participación en este tipo de cursos, de los profesionales investigadores del
Servicio Geológico Colombiano que trabajan en los Observatorios Vulcanológicos,
porque además de permitir la capacitación y actualización de los conocimientos,
permiten medir nuestro nivel trabajo y de conocimiento a nivel global y compartir
experiencias con investigadores de otras regiones del mundo.
El material de estudio adquirido durante el curso CSAV-2014 se deja en el servidor
de documentos del Observatorio Vulcanológico de Pasto para consulta.
5.
AGRADECIMIENTOS
Expreso mi enorme y sincero agradecimiento a las directivas del Servicio
Geológico Colombiano (SGC) por dar el aval para mi participación en el curso
“Evaluación de amenazas volcánicas y monitoreo de volcanes activos, CSAV2014”, a cargo del Centro para el Estudio de Volcanes Activos (CSAV), dentro del
programa conjunto entre la Universidad de Hawai’i (UHH, UHM) y el Servicio
Geológico de los Estados Unidos (VDAP, USGS), desarrollado en la ciudades de
Hilo y Vancouver en los estados de Hawai’i y Washington respectivamente.
También, agradezco a todas aquellas personas del SGC de las oficinas de la
Dirección General, Subdirección de Geoamenazas y Recursos Humanos, quienes
aportaron en el proceso y trámites de esta comisión.
Agradezco también a Presidencia de La República y al Ministerio de Minas y
Energía por la oportunidad que me brindaron con la aprobación de la comisión de
estudios al exterior.
Agradezco de manera muy especial al Programa de Asistencia para Desastres
Volcánicos del Servicio Geológico de los Estados Unidos (VDAP, USGS) y por su
intermedio a la U.S. Agencia para el Desarrollo Internacional (USAID) por su
patrocinio al otorgarme la beca para cubrir los costos de mis pasajes aéreos
internacionales y locales en USA, la inscripción al curso, el transporte terrestre, el
alojamiento, los materiales y las memorias del curso.
Mi enorme y sincero agradecimiento al Centro para el Estudio de los Volcanes
Activos (CSAV) por su aceptación y coordinación en el desarrollo del curso de
Postgrado. Especial reconocimiento y agradecimiento a la Geo. Darcy Bevens
coordinadora del curso, por todo su trabajo, apoyo y organización. También mi
sincero agradecimiento, reconocimiento y admiración a los profesores, instructores
23
y demás miembros de la Universidad de Hawai’i en Hilo y en Manoa, de los
Observatorios Vulcanológicos de Hawai’i, Cascadas, California, VDAP y otras
oficinas del USGS.
Finalmente, mi enorme y sincero agradecimiento a los mis compañeros de los
Observatorios Vulcanológicos del Servicio Geológico Colombiano, especialmente
el OVSPasto, por apoyarme y animarme en la participación de este curso y por la
colaboración continua durante el desarrollo del curso.
24