Tipos de peligros volcanicos Coladas de lava (lava flows) Fragmentos balisticos y tefra/caidas de cenizas Flujos y oleadas piroclasticas (pyroclastic flows and surges) y avalanchas de detritos (debris avalanches) Lahares y jokulhlaups Gases volcanicos (lluvia acida, fenomenos atmosfericos) Tsunamis Terremotos volcanicos y deformacion del terreno Informacion para presentacion: Los Peligros Volcanicos (Tilling, 1989), Volcanic Hazards (Blong, 1984), Natural Hazards (Keller & Blodgett, 2008) & http://www.geo.mtu.edu/volcanoes/hazards/

Erupciones explosivas Se produce tefra (tephra) – termino general para fragmentos de roca y lava que han sido expulsados hacia la atmosfera y luego caen de nuevo a superficie. Transportadas hacia arriba por columnas eruptivas: Base de pluma – gas-thrust region (zona de empuje por gases): material es llevado hacia arriba por P del gas en expansion. Se expande porque la P de la roca encima rapido baja a medida que se acerca a superficie. Region llega a 1-2 km sobre chimenea. Convective region – gas-thrust region es turbulenta y el aire alrededor se mezcla y se calienta. Aire se expande, reduciendo su densidad y subiendo. Aire que sube lleva material liquido y solido hacia arriba (entrained).

Estructura de columna eruptiva Umbrella region – pluma sube a aire menos denso, alcanzando altura donde el aire caliente que sube tiene = densidad que el aire frio alrededor. Region de neutral buoyancy – material no subira mas por conveccion, sino por inercia hacia arriba. Material en ascenso y aire alrededor tienen = densidad en la base del umbrella; el tope esta marcado por altura maxima a la que el inercia lo lleva el. gravedad http://www.open2.net/sciencetechnologynature/worldaroundus/mountain/inside_mountain.html

Cont. Columnas eruptivas Altura de columnas – Determinada por E del material que sale y la tasa de emision. Hasta ~50 km en teoria. Luego son controladas por el viento (direccion y fuerza). Kilauea, 1924 – 4.5 km en 9 min Surtsey, 1963 – 8 km en 11 min Soufriere St. Vincent, 1979 – 9 km en 5 min Ascenso: 8-30 m/s Downwind: 20-100 km/hr

Columna eruptiva–Mt. Redoubt,Alaska (1990) 12 km 6 km Photograph by R. Clucas, April 21, 1990. Source: http://wrgis.wr.usgs.gov/dds/dds-39/album.html

Reventador, Ecuador (2002) Foto: S. Carn

Volcan en erupcion: columna eruptiva, pluma, caida y depositos de tefra y balisticos http://vulcan.wr.usgs.gov/Volcanoes/Baker/Hazards/OFR95-498/OFR95-498_inlined.html

Fragmentos piroclasticos – “fragmentos de fuego” Tipos (<2 mm – trozos de mas de 1 ton): Ceniza y polvo – fragmentos finos y vitreos Pumita – material vesicular (magma granitico) Escoria – material vesicular (magma basaltico) “cinders” o cenizas – material de tamano de guisante “lapilli” – piedras pequenas, material de tamano de nuez (2-64 mm) Particulas mas grandes que “lapilli” (>64 mm) Bloques – lava solidificada o fria (material viejo recogido por el magma) Bombas – lava expulsada de forma incandescente (magma fresca)

Blocks and bombs Fine Lapilli Coarse Tephra or ash Size (mm) 256 64 2 0.063 0.004 Coarse Fine Lapilli Blocks and bombs Tephra or ash

Escoria

Pumita

Bomba volcanica

Breadcrust bomb – superficie agrietada Breadcrust bomb – superficie agrietada. Superficie externa de un fragmento parcialmente derretido de lava se enfria para formar una superficie fragil (brittle) y luego se agrieta a medida que el interior caliente se expando por el crecimiento de burbujas. Mt. St. Helens, WA http://volcanoes.usgs.gov/Products/Pglossary/breadcrust.html ~15 cm

Proyectiles/fragmentos balisticos Velocidad: decenas a centenares de m/s Heimaey, 1973: 75-110 m/s Asama y Arenal: 180-200 m/s Angulo al que salen los fragmentos: 45o – alcanza mayor distancia de la chimenea Mayormente >45o Ej. Stromboli ~80o, Heimaey – 90o Distancia alcanzada <5 km del centro de emision Trayectorias no controladas por dinamica de columna eruptiva o por el viento

Cont. Fragmentos balisticos Material mas grueso y granos mas grandes – caen cerca del crater Temperatura a la cual el balistico alcanza la superficie: Asama, 1783 – Bombas de pumita de 50 cm lanzadas a 11 km de distancia todavia calientes (red hot) Sakurajima, 1914 – quemaron bosques a distancias de 4.7 km St. Kitts – carbon (charcoal) preservado en depositos de caida a grandes distancias de chimenea

Caidas de tefra como peligro volcanico Peligro directo de mayor alcance Superficies de 103-104 km2 pueden quedar cubiertas por capas de tefra de >10 cm, y ceniza puede ser llevada a areas mas extensas Krakatau, 1883 - cenizas a 800,000 km2, cenizas quemaron ropa en personas 70-80 km del volcan Tambora, 1815 – depositos a 1300 km del volcan Particulas >1 mm caen antes de 30 min de erupcion Particulas pequenas (<0.01 mm) permanecen en atmosfera por 2-3 anos despues de erupcion

Tamano de particulas de ceniza que caen a tierra disminuye exponencialmente con la distancia del volcan. Rango de tamanos de granos de cenizas tambien disminuye con distancia (Johnston, 1997). http://volcanoes.usgs.gov/ash/properties.html

Grafica de grosor de ceniza (y particulas mas grandes entre 20-40 km) que cayeron en MSH (1980). Velocidad del viento mayor durante erupcion fue de 80-140 km/hr. Grosor de depositos de caida de tefra disminuye rapidamente downwind. Aumento a 300 km se cree resulta cuando granos individuales se agregan (sticking together) por la humedad de la nube eruptiva (Sarna-Wojcicki et al., 1981).

Isopach maps Mapas de grosor de depositos de tefra Isopach map de Pacaya, Guatemala: 11 nov 1996 Por: Otoniel Matias www.volcano.si.edu

Isopach map de Cerro Negro, Nicaragua: 19 nov-2 dic 1995 Isopach map de Cerro Negro, Nicaragua: 19 nov-2 dic 1995. Isopachs dentro del limite de 5.0 cm estan en intervalos de 10 cm, hasta 50 cm cerca del crater. Tambien se ven los isopachs de junio 2-5 (BGVN 20:09). Por Markus Kesseler; base map por Brittain Hill.

Peligros de caidas de tefra y proyectiles balisticos **El peligro disminuye exponencialmente con la distancia de la fuente volcanica Fuerza del impacto de los fragmentos que caen Mayor cerca del crater Ej. Asama, 1938 – bombas de 1 m de diametro lanzadas hasta 4.5 km de distancia

Bombas volcanicas y crateres de impacto por erupciones de Ubinas, Peru, en mayo 2006: arriba – bomba de 2 m caida a ~200 m del crater; abajo: crater con bomba grande y parcialmente enterrada. Foto arriba – Salazar et al. (2006), foto abajo - INGEMMET. http://www.volcano.si.edu

Crater de bomba – Volcan Lascar, Chile Erupcion abril 1993

Cont. Peligros de caidas de tefra y proyectiles balisticos Enterramiento: Anadir peso a estructuras puede causar colapsos de techos (1 cm de ceniza puede poner 2.5 ton de peso en una casa promedio con techo de 140 m3 de area) Puede destruir lineas de transmision de energia y comunicaciones Puede danar o liquidar la vegetacion (depende el espesor de depositos) – causa de peligro secundario: hambruna (peligro indirecto mas grande producido por erupciones)

Estructura colapsada por erupcion de Pinatubo - 15 junio 1991 http://volcanoes.usgs.gov/ash/build/index.html#roofs Estructura colapsada por erupcion de Pinatubo - 15 junio 1991 Techos colapsados Plymouth, Montserrat Foto: MVO

Clark Air Base – Danos a edificios y vegetacion por tefra (Pinatubo, 1991) Foto: Willie Scott

Area cubierta por cenizas Plymouth, Montserrat Foto: MVO Area cubierta por cenizas Plymouth, Montserrat Danos a casas y vehiculos – julio 2003 Plymouth, Montserrat Foto: MVO

Cont. Peligros de caidas de tefra y proyectiles balisticos Formacion de una suspension de particulas de grano fino en el agua y aire Afecta la visibilidad y la salud (especialmente personas con problemas respiratorios), y puede danar maquinaria desprotegida Oscuridad producida puede causar panico y complicar otros problemas Transporte de gases nocivos, acidos, sales, etc. Problemas a la salud: irritacion del sistema respiratorio y los ojos

Periodos de ash venting Montserrat 2004

Peligros de manejar con cenizas – resbaloso, sobre todo cuando esta mojado, y los vehiculos mueven la ceniza para crear nubes que reducen mas la visibilidad. Se debe manejar lento, pero generalmente se cierran las carreteras. A veces pueblos se quedan cerrados sin abastecimientos por dias. Photograph by R. Hoblitt on June 17, 1991-Pinatubo http://volcanoes.usgs.gov/Imgs/Jpg/Pinatubo/32923351-045_caption.html

Cenizas de MSH - Ephrata, Washington (mayo 1980) Yakima, Washington – Erupcion de MSH, mayo 1980 (80 mi al E de MSH, 10 mm de cenizas) Cenizas de MSH - Ephrata, Washington (mayo 1980) Copyright Douglas Miller http://pubs.usgs.gov/fs/fs027-00/

Cenizas de erupcion de Mt. Spurr — Anchorage, Alaska (agosto 1992) Cenizas de erupcion de Mt. Spurr — Anchorage, Alaska (agosto 1992). Copyright Anchorage Daily News. http://pubs.usgs.gov/fs/fs027-00/

Cont. Peligros de caidas de tefra y proyectiles balisticos Incendios, tanto por rayos generados en las nubes eruptivas, como por fragmentos incandescentes Pocos km del crater Mt. Fuji – 1907: incendios a 10 km debido a fragmentos de pomez de 20-30 cm En ciertos casos y a km del crater, los depositos pueden estar tan calientes que los fragmentos pueden quedar soldados entre si

Cont. Peligros de caidas de tefra y proyectiles balisticos Volcanic lightning: tormentas electricas poco entendidas. Mecanismo propuesto: magma contiene agua, que inicialmente es expulsada como vapor, pero rapido se condensa. Fuerza explosiva de erupcion envia material a atmosfera superior, donde la T esta debajo de punto de congelacion. El agua se expande y condensa en las particulas de polvo y ceniza, cubriendolas con agua liquida y hielo. Las particulas colisionan para producir cargas electricas estaticas, de la misma forma que particulas de hielo colisionan para crear carga en tormentas electricas regulares. (http://www.stormblogging.com/)

Foto: Carlos Gutierrez/UPI/Landov Rayos y cenizas relacionados a erupcion del volcan Chaiten, Chile (mayo 6, 2008) Foto: Carlos Gutierrez/UPI/Landov

Rayos relacionados a erupcion del volcan Sakurajima, Japon

Cont. Peligros de caidas de tefra y proyectiles balisticos Agua superficial puede ser contaminada con sedimento Particulas finas tapan las agallas de los peces y matan otra vida acuatica. Cubiertas quimicas (coatings) en la ceniza puede causar aumento temporero en acidez del agua, que puede durar horas despues de terminada la erupcion Contaminacion de abastecimientos de agua por componentes toxicos en las cenizas, como F

Cont. Peligros de caidas de tefra y proyectiles balisticos Ceniza sobre cuenca hidrografica – puede inducir cambios en relaciones de precipitacion/escorrentia Depositos finos con baja permeabilidad pueden incrementar la escorrentia, acelerar la erosion y ajustar los canales de los rios Depositos potentes de tefra de grano grueso pueden incrementar la capacidad de infiltracion y eliminar la escorrentia practicamente

Cont. Peligros de caidas de tefra y proyectiles balisticos Desastroso para aviones – >60 aviones han sido danados por la ceniza ceniza rica en silice forma una cubierta delgada de vidrio volcanico en los motores al derretirse lo que puede causar danos y mal funcionamiento, danos a vidrios delanteros (reaccion los nubla), danos a fuselaje, alas y cubiertas de las luces Danos no a maquinaria: cancelaciones, cambios de ruta y atrasos Tambien puede haber danos por el peso de la ceniza sobre el avion, y ceniza en las pistas causa que los aviones las resuspendan al aterrizar o despegar

Cont. Peligros de caidas de tefra y proyectiles balisticos Ej. 1989 KLM 747 volo a traves de la nube de cenizas del volcan Redoubt, Alaska. Se apagaron los 4 motores y comenzo un descenso de 4270 m hacia las montanas Talkeetna debajo. Motores arrancaron luego de 5 min, cuando el avion estaba solo 1220 m sobre los picos. El avion aterrizo de emergencia en Anchorage. Reparaciones ~$80 millones. Ej. 1982 erupcion de Galunggung, Java – causo que los motores en 2 aviones fallaran. Ambos cayeron 25,000’ antes de que los motores prendieran de nuevo.

Rutas aereas (lineas) en el North Pacific y Russian Far East pasan sobre o cerca de mas de 100 volcanes potencialmente activos (triangulos) http://www.avo.alaska.edu/faq.php?faqid=6

Efectos de cenizas en aviones – Pinatubo (1991) Foto: FAA Aviation Safety Journal http://www.ofcm.gov/homepage/text/spc_proj/volcanic_ash/images/aboutimage2.jpg

Volcanic Ash Clouds and Aircraft Safety http://www. geo. mtu

Peligros a la salud Ceniza emitida puede tener un alto contenido de sílice cristalino (mayormente como cristobalita), en la fraccion de menos de 10 mm. Estos altos contenidos pueden causar problemas de salud, especialmente cuando hay exposición a ellos por largos periodos de tiempo. Personas con condiciones respiratorias como el asma, son propensas a enfermarse mas. En el caso de las personas que estan expuestas continuamente a esta ceniza respirable (cerca del volcan), estas particulas pequenas pueden desarrollar enfermedades como silicosis, que es una enfermedad pulmonar potencialmente fatal, encontrada sobretodo en mineros que respiran polvo rico en sílice.

Horwell & Baxter, 2006

Horwell & Baxter, 2006

International Volcanic Health Hazard Network (IVHHN) http://www. ivhhn

Beneficios de caidas de cenizas Producen suelos volcanicos, que son fertiles para las cosechas – largo plazo Tienen propiedades distintivas: retienen mas agua y fosforo y tienen alto contenido de C, Al y Fe, entre otras cosas. Quimica, fisica, morfología diferentes a otros suelos - se ha reportado que el suelo luego de ser afectado por los depositos volcanicos es mas fértil que como era antes. Generalmente encontramos en los flancos de los volcanes las zonas de agricultura, y encontramos pueblos y ciudades construidas sobre depositos volcanicos. Suelos volcanicos mantienen cosechas que abastecen 10% de la población mundial. Ejemplos de cultivos importantes: café, frutas tropicales y la caña de azucar. Ademas son importantes en paises productores de vinos.