El 3 de abril de 1991, la hermana Emma Fondevilla, una misionera basada en una aldea nativa de Aeta en los flancos del monte Pinatubo, en la isla filipina de Luzón, llevó a un grupo de aldeanos a reunirse con científicos del Instituto Filipino de Vulcanología y Sismología (PHIVOLCS). Fondevilla y los aldeanos les contaron a los científicos sobre una serie de erupciones de vapor en el lado noroeste de la montaña.
Lo que sucediera a continuación cambiaría el historial. De alguna manera, contra todo pronóstico, los científicos convencieron a los funcionarios de evacuar a más de 65.000 personas que viven a la sombra de Pinatubo. Sus incansables esfuerzos se erigen como uno de los esfuerzos de mitigación de peligros más exitosos de una gran erupción volcánica.
El 15 de junio aproximadamente a la 1:42 p.m. hora local, el Pinatubo hizo erupción, la explosión volcánica más grande desde Novarupta en Alaska en 1912. Su nube de cenizas contenía 5 kilómetros cúbicos de material, elevándose a 40 kilómetros de altura. Debido a que un tifón que pasaba traía simultáneamente fuertes lluvias, flujos rápidos de ceniza, lodo y escombros volcánicos llamados lahares se precipitaron por el volcán, arrasando pueblos, arrasando la jungla y asfixiando arrozales y campos de caña de azúcar. El agua también se mezcló con las cenizas que caían, creando una sustancia parecida al cemento, y muchos edificios se derrumbaron por el peso. Más de 350 personas murieron durante la erupción, la mayoría debido al colapso de los techos.
Los efectos de Pinatubo no terminaron en esa fecha hace 25 años. El gas de la columna de ceniza sacudió los patrones climáticos y atenuó los efectos del calentamiento global durante el próximo año. Los lahares, que pueden correr montaña abajo después de fuertes lluvias, continuaron representando una amenaza para las poblaciones circundantes más de una década después.
La erupción de Pinatubo se abrió camino, literal y figurativamente. Aquí hay ocho formas en que Pinatubo cambió la forma en que nos acercamos y aprendemos de los peligros volcánicos.
Primera evaluación científica rápida de la historia de un volcán
Una vez que Pinatubo comenzó a rugir, PHIVOLCS instaló tres sismómetros en su flanco noroeste. Después de que los científicos del Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS), parte del Programa de Asistencia para Desastres de Volcanes (VDAP) del Estudio, llegaran el 23 de abril, establecieron una red sísmica de siete estaciones ubicadas entre 1 y 19 kilómetros de distancia del volcán. A lo largo de mayo, los sismómetros registraron al menos 200 pequeños terremotos por día.
Un espectrómetro montado en un helicóptero, un dispositivo desarrollado originalmente para monitorear las emisiones de las chimeneas, registró aumentos dramáticos en las emisiones de dióxido de azufre de los conductos de ventilación. El gas se escapa a medida que el magma se eleva dentro de un volcán, por lo que este signo de magma en movimiento, junto con el aumento de la sismicidad y la deformación medida por los medidores de inclinación, llevaron a los científicos a creer que una erupción era inminente.
Pero los científicos se enfrentaron a un gran problema: Habían tenido solo unas pocas semanas para aprender todo lo posible sobre la historia eruptiva del Monte Pinatubo antes de que explotara. Agregue a eso otro desafío: no existía información de referencia sobre el volcán, excepto por una fecha de carbono de una investigación de la década de 1980 del área como un posible sitio para una planta de energía nuclear, dijo John Ewert, geólogo y miembro del equipo VDAP desplegado en Filipinas.
Una de las primeras cosas que hizo el equipo de VDAP fue consultar el catálogo de volcanes activos del Programa Global de Vulcanismo de la Institución Smithsonian. Pinatubo ni siquiera estaba en ese momento, dijo Ewert.
Los científicos de VDAP no perdieron el tiempo. Estudiaron capas de antiguos flujos piroclásticos y lahares que rodean todos los lados del volcán. Recolectaron y fecharon muestras de carbón vegetal. Volaron en helicópteros alrededor del volcán, mapeando la extensión de los flujos pasados y visitando los afloramientos.
Desde el aire, los científicos vieron que los flujos piroclásticos aparecían «en lo alto de las crestas o sobre las crestas que habrían bloqueado todos pero los flujos más grandes ”, dijo a Eos Chris Newhall, un vulcanólogo que formó parte del equipo VDAP en Filipinas. Las observaciones confirmaron cuán grande podría ser la erupción inminente.
A partir de estos estudios, los científicos calcularon descubrió que el volcán había explotado en al menos seis períodos eruptivos durante los últimos 5000 años, breves estallidos de actividad seguidos de períodos largos y tranquilos.La erupción más reciente ocurrió hace 500 años. Es más, las aldeas circundantes se construyeron sobre antiguos flujos piroclásticos y lahares.
Primeras evacuaciones generalizadas movilizadas con éxito
A principios de junio, las emisiones de dióxido de azufre se redujeron drásticamente a alrededor de 250 toneladas por día. Los científicos sospecharon que esto significaba que el magma viscoso y ascendente había cerrado grietas o se había enfriado y perdido volátiles, de cualquier manera evitando que el gas se escape.
Casi al mismo tiempo, los terremotos dentro de Pinatubo aumentaron en fuerza y duración. A principios de junio, los grupos de terremotos se movieron desde el noroeste del volcán hasta justo debajo de su cumbre. El 7 de junio comenzó a emerger un domo de lava y el 10 de junio, las emisiones de dióxido de azufre aumentaron a más de 13.000 toneladas por día. Durante los días siguientes, explosiones, algunas de las cuales generaron columnas de ceniza y escombros de hasta 24 kilómetros de altura, sacudieron el volcán.
Estas señales apuntaban a una cosa: el volcán estaba a punto de estallar. Pero, ¿cómo podrían los científicos convencer al casi 1 millón de personas que viven alrededor del volcán de que es posible que necesiten evacuar?
Había mucho en juego: solo 6 años antes, el Nevado del Ruiz en Colombia hizo erupción y mató a más de 23,000 personas . Una «ruptura de las comunicaciones» entre los científicos y las autoridades locales fue en parte culpable, dijo Ewert.
En solo unas pocas semanas, los científicos de PHIVOLCS y VDAP tuvieron que interpretar todos los datos que recopilaron sobre la historia eruptiva del volcán y moldearlo en un esquema de advertencia simple. El esquema tenía que ser efectivo y fácilmente digerible, lo suficiente como para que pudieran convencer a decenas de miles de personas que vivían alrededor del volcán, que hablaban varios dialectos diferentes e incluso diferentes idiomas, de evacuar.
El idioma no fue el único obstáculo. «Uno de nuestros mayores desafíos cuando llegamos a Filipinas fue convencer a la gente de que en realidad era un volcán», dijo Ewert. Muchos lugareños acusaron a los científicos tanto de PHIVOLCS como de USGS de mentir para obtener ganancias económicas o razones políticas.
El equipo perseveró, reuniendo a líderes locales de ciudades, pueblos y pequeñas aldeas para explicar los peligros y responder preguntas. Parte de esta campaña educativa consistió en mostrar imágenes de video horripilantes de la tragedia del Nevado del Ruiz que mostraban flujos de ceniza destructivos, flujos de lodo volcánico, cenizas, deslizamientos de tierra, flujos de lava y más. Aunque los científicos estaban preocupados por exagerar los peligros, al final «juzgaron entonces (y aún juzgan) que se necesitaban imágenes fuertes para despertar a la población», reflexionaron los científicos de PHIVOLCS y USGS en 1996.
Aquí los científicos aprendí una lección poderosa en la mitigación de peligros. Como explicó Ewert, «Mostrar a la gente lo que había sucedido en otros lugares del mundo fue mucho más efectivo que un científico parado entre una multitud tratando de explicarlo con danza interpretativa y gestos con las manos».
A principios de junio, los funcionarios pidieron la evacuación de 25.000 personas que vivían en el área, incluidos los militares estadounidenses en la Base Aérea Clark y la Estación Naval de los Estados Unidos en Subic Bay. «Para el 14 de junio, el radio de evacuación recomendado era de 30 kilómetros, lo que se habría aplicado a unas 400.000 personas», dijo Newhall. Nunca antes se había hecho un intento de evacuación tan generalizado antes de una erupción volcánica.
Para entonces Cuando el volcán entró en erupción el 15 de junio, científicos y funcionarios públicos convencieron a más de 65.000 personas para que evacuaran. Más de 350 murieron durante la erupción, pero el USGS y PHIVOLCS estiman que los esfuerzos de evacuación salvaron entre 5.000 y 20.000 vidas.
Importancia de la comunicación eficaz
En 1991, los científicos tenían que buscar información en libros, hacer fotocopias y enviar información por fax, dijo Ewert. un tiempo antes del GPS y antes de que los datos pudieran enviarse por satélite. Los teléfonos inteligentes eran ciencia ficción.
En una era sin un ciclo de noticias de 24 horas, los científicos de PHIVOLCS y USGS no podían proporcionar a las poblaciones locales información de minutos a actualizaciones minuciosas, mucho menos del día a día, y los rumores se extienden. Uno de estos rumores afirmaba que se había formado una fisura de 3 millas de largo después de la erupción y que la cercana ciudad de Olongapo pronto sería alcanzada por una explosión lateral gigante.
«Los teléfonos celulares ayudaron brevemente, siempre y cuando mientras duraban sus baterías ”, reflexionaron los científicos de PHIVOLCS y USGS en 1996.»Pero no fue hasta el 16 de junio que pudimos decirle al país que ya se había formado una caldera y que probablemente había pasado el clímax de la erupción».
Las herramientas avanzadas de hoy habrían sido útiles, pero «en Al final, para una mitigación exitosa de los peligros naturales, todo se reduce a cuán efectivos sean los científicos y los funcionarios públicos para comunicarse entre sí y con el público ”, dijo Ewert a Eos.
Nueva comprensión de los desencadenantes de las erupciones que involucran múltiples Tipos de magma
Después de la explosión, las investigaciones de lava enfriada revelaron que la erupción involucró una mezcla de diferentes tipos de magma, un fenómeno que se había visto antes pero que no se entendía completamente. Los científicos estaban al tanto de las erupciones de magma mixto, pero no estaban seguros de qué las desencadenó, dijo Ewert.
El magma se puede clasificar en tipos que distinguen la cantidad de sílice que contienen y lo viscosos que son, entre otras características. Los volcanes basálticos, como los de Hawái, tienen charcos de magma menos viscosos y «líquidos». El magma silícico, hecho de dacita o riolita, es más pegajoso y viscoso. Contiene más gas que cuando se despresuriza, erupciona de manera más explosiva.
Los estudios de los depósitos de lava después de la explosión de Pinatubo revelaron algo curioso: minerales yuxtapuestos que normalmente no coexistirían si el magma hubiera venido de una sola fuente, explicó Newhall. Las firmas térmicas, por ejemplo, cristales que se reabsorben parcialmente, difusión química entre cristales, sugirieron que el magma era inicialmente una mezcla de basalto y dacita antes de la erupción. Pero al final de la erupción, el magma era completamente dacita.
El magma de basalto es más denso que la dacita, por lo que según la densidad solamente, «el basalto debería tener ha quedado atrapado debajo de la dacita ”, dijo Newhall. En cambio, se elevó a la dacita y se mezcló con ella. ¿Pero cómo?
Primero, cuando el basalto fresco, rico en agua y considerablemente más caliente golpeó el depósito de dacita más frío, el basalto cristalizó, explicó Newhall. Eso exprimió el agua del basalto y otros gases disueltos en la masa fundida restante. En lugar de permanecer confinados, los volátiles escaparon de la masa fundida y «formaron pequeñas burbujas que disminuyeron la densidad del magma basáltico general», dijo Newhall. «Por lo que era flotante y se elevó y se mezcló con una pequeña cantidad de dacita». Eso agregó aún más volátiles ”.
La suspensión resultante era aún menos densa que su entorno, por lo que siguió subiendo y fue la primera en erupcionar. Finalmente, la dacita misma se calentó lo suficiente como para subir a la superficie y hacer erupción.
Esta mezcla de magma se manifestó como terremotos sutilmente retumbantes que a veces duraban alrededor de un minuto de duración, llamados terremotos profundos de período largo (DLP). Los terremotos de períodos prolongados indican que el magma se está introduciendo en la roca circundante, pero los científicos habían observado con más frecuencia estos eventos a profundidades inferiores a 10 kilómetros. Antes de Pinatubo, los terremotos de DLP rara vez se observaban y no se entendían completamente.
Hoy en día, los terremotos de DLP son «algo que buscamos si tenemos un volcán que se está despertando», dijo Ewert. Esta señal da a los científicos pistas sobre los movimientos dentro de las tuberías del volcán.
Descubrimiento de que erupciones de gas más de lo que los estudios de rocas pueden revelar
Hasta Pinatubo, los científicos asumían que la cantidad de gas que liberaba una erupción volcánica, principalmente agua vapor, dióxido de carbono y dióxido de azufre, se regía por el volumen de magma en erupción y los niveles de saturación que el gas podía alcanzar dentro del magma, dependiendo de la temperatura del magma. Recopilar esta información implica estudiar cristales de lava enfriada después de una erupción, dijo Ewert .
Pero lo que los científicos encontraron en Pinatubo al estudiar directamente las emisiones fue que «se emitía mucho más gas de azufre en la atmósfera de lo que podía contabilizarse ”Mediante el estudio de los cristales, dijo Ewert. Esto implicaba que las emisiones de vapor de agua y dióxido de carbono, los gases que dominan las emisiones, también eran más de lo que esperaban los científicos.
Antes de Pinatubo, los científicos pensaban que el gas que no podía disolverse en el magma escapaba por los conductos de ventilación a la superficie. Pero la explosión liberó la friolera de 17 megatones de dióxido de azufre, medido por un espectrómetro satelital.Esto implicaba que grandes cantidades de gas podrían acumularse en forma de burbujas y permanecer en la cámara de magma, explicó Newhall.
Debido a que este exceso de gas hace que una erupción sea más explosiva, incluso podría ser que ese gas libre sea necesario para un Pinatubo. -como una erupción, dijo Newhall. Si los volátiles ya están en exceso, pueden expandirse inmediatamente una vez que cae la presión, sin ningún retraso en la difusión a través del fundido.
Saber que los magmas pueden contener un exceso de gas puede ayudar con los esfuerzos de pronóstico, explicó Newhall. Por ejemplo, si un volcán ha estado obstruido desde su erupción anterior, pero se ha recargado continuamente con magma fresco y gas de profundidad, los científicos pueden examinar el tiempo entre sus erupciones para evaluar si el volcán ha acumulado suficiente exceso de gas para hacerlo particularmente explosivo.
Iluminación de detalles sobre la circulación atmosférica
La cantidad total de dióxido de azufre liberado antes y durante la erupción causó el efecto más profundo en la estratosfera desde Krakatau en 1883. Los aerosoles sulfúricos que se formaron del dióxido de azufre dio la vuelta a la Tierra en 3 semanas y permaneció en la atmósfera durante 3 años, reflejando suficiente luz solar como para enfriar todo el planeta en medio grado Celsius durante ese tiempo.
Sin embargo, durante el invierno siguiente , Europa experimentó temperaturas sorprendentemente cálidas. Este calentamiento invernal no se había observado después de pasadas erupciones volcánicas, como El Chichón de México en 1982. ¿Qué podría estar pasando?
Usando modelos de circulación atmosférica y simulaciones por computadora para estudiar cómo la nube de aerosoles de azufre de Pinatubo viajaba alrededor del En el mundo, los científicos encontraron que los aerosoles sulfúricos reflejan la luz solar hacia afuera mientras absorben calor desde abajo, lo que lleva al enfriamiento de la troposfera mientras calienta la estratosfera inferior, explicó Alan Robock, científico atmosférico de la Universidad de Rutgers en New Brunswick, Nueva Jersey
Este gradiente de temperatura fortaleció la Oscilación Ártica, un patrón de viento que rodea el Ártico. En su fase fuerte, la Oscilación del Ártico extrae aire caliente del océano, calienta el norte de Europa y desplaza hacia el norte la corriente en chorro global, el «río» de viento que fluye alrededor del mundo.
La corriente en chorro desplazada permitió vientos cálidos fluirán sobre el hemisferio norte durante el invierno, dijo Robock. Debido a que la corriente en chorro fluye como una ola, mientras que Europa estaba recibiendo aire cálido del sur, Oriente Medio recibió aire más frío del norte, lo que trajo a Jerusalén la peor tormenta de nieve en 40 años.
«En el momento de la erupción del Pinatubo, nadie sabía sobre el calentamiento invernal», dijo Robock. Armados con los avances en el modelado, además de los efectos atmosféricos altamente monitoreados de la erupción de Pinatubo, los científicos atmosféricos están mejor preparados para pronosticar los efectos globales de la próxima gran erupción, agregó Robock.
Un caso reforzado de que los humanos causan el calentamiento global
La erupción ayudó a los científicos a declarar definitivamente que las emisiones humanas de gases de efecto invernadero son las culpables de al menos los últimos 60-70 años de calentamiento.
Los científicos rastrearon aerosoles de azufre provenientes de la erupción de Pinatubo como viajaron por todo el mundo. Durante los 2 años posteriores a la explosión, las temperaturas de la superficie se enfriaron, según lo pronosticado por los modelos climáticos que incluían las inyecciones de Pinatubo en la atmósfera. Las temperaturas volvieron a subir una vez que los aerosoles de enfriamiento cayeron de la atmósfera.
Pinatubo, en cierto sentido, sirvió como un experimento climático natural para probar y calibrar modelos. Los científicos incorporaron las emisiones volcánicas observadas en modelos de cambio climático con y sin emisiones antropogénicas de gases de efecto invernadero. En las simulaciones que incluyeron solo erupciones volcánicas, los científicos no vieron los últimos 60 a 70 años de calentamiento constante, explicó Robock.
Esta observación ayudó a los científicos del clima a perfeccionar aún más sus modelos, confirmando que los humanos y el Cantidades sin precedentes de gases de efecto invernadero que bombean a la atmósfera todos los años son los culpables del calentamiento del clima. El Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático pudo utilizar estos modelos recientemente mejorados para respaldar aún más la atribución del cambio climático a las actividades humanas.
Más peso para los argumentos en contra de la geoingeniería
Algunos científicos han sugerido pirateando nuestra propia atmósfera para contrarrestar los efectos del cambio climático, pero la erupción de Pinatubo generó grandes preocupaciones sobre si tal manipulación directa podría controlarse. Conocido como «geoingeniería», uno de estos métodos implicaría inyectar partículas de dióxido de azufre en la atmósfera como lo haría una erupción volcánica.
Robock y otros científicos están de acuerdo en que este tipo de inyección tendría consecuencias negativas.Una consecuencia es la destrucción de la capa de ozono de la atmósfera, que evita que los peligrosos rayos ultravioleta golpeen la Tierra.
Las nubes de partículas de ácido sulfúrico, creadas cuando el dióxido de azufre recién inyectado en la estratosfera se encuentra con el agua, proporcionan superficies en las que el ozono -Tienen lugar reacciones químicas destructoras. En los 2 años posteriores a la erupción, la destrucción del ozono atmosférico se aceleró y el agujero de ozono sobre el hemisferio sur aumentó a un «tamaño sin precedentes».
Robock dijo que para detener el calentamiento global, los humanos tendrían que inyectar 100 millones de toneladas de dióxido de azufre en la atmósfera cada año, lo que equivale a unas cinco erupciones de Pinatubo por año. Los científicos generalmente están de acuerdo en que las consecuencias de la geoingeniería son demasiado riesgosas para intentarlo. mantener los combustibles fósiles en el suelo ”, dijo Robock.
El legado de Pinatubo
En 1996, científicos de USGS y PHILVOLCS escribieron este recordatorio aleccionador de cómo, si los factores hubieran sido diferentes, el desastre no se habría evitado en el Monte Pinatubo: «En retrospectiva, deberíamos haber estado menos preocupados por exagerar el peligro y más preocupados por acelerar los preparativos para las evacuaciones. Pinatubo casi nos adelanta».
El monte Pinatubo, por ahora, se encuentra relativamente tranquilo, unos 300 metros más corto que antes de que explotara hace 25 años. ¿Qué podrían traer los próximos 25 años a Pinatubo? El tiempo lo dirá.
– JoAnna Wendel, redactora; y Mohi Kumar, editor de contenido científico, Eos.org