Incremento progresivo en la actividad superficial e interna del volcán Cotopaxi

Emisión de gases del volcán Cotopaxi tomada durante el sobrevuelo provisto por las Fuer-zas Armadas el 19 de diciembre de 2022 (Foto: M. Almeida).

Resumen
El día 21 de octubre a las 19h44 TL, las estaciones sísmicas instaladas en los flancos del volcán Cotopaxi registraron una señal sísmica de tremor de frecuencia de 2-8 Hz, larga duración y pequeña amplitud. Esta señal estuvo acompañada por la emisión de gases y ceniza, produciendo una caída moderada de este material en el Refugio José Ribas. Desde entonces se han generado dos caídas de ceniza con mayor alcance, afectando hasta 60 km de distancia con respecto al volcán. Estos eventos de mayor alcance ocurrieron los días 26 de noviembre y 20 de diciembre del año en curso. Las nubes de ceniza alcanzaron hasta 2.2 km sobre el nivel del cráter y se han dirigido principalmente hacia el nor-noroccidente por lo que se tuvo reportes de caídas de ceniza en los cantones Mejía, Rumiñahui y Quito. Además, se observa la emisión casi continua de gases desde el cráter del volcán alcan-zando una altura variable entre 200 y 2800 m. Los parámetros de sismicidad y deforma-ción se mantienen en niveles moderados mientras que la desgasificación es intensa, tanto la registrada por la red de sensores permanentes en tierra del Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional como por los instrumentos satelitales. Adicionalmente, ins-trumentos satelitales han detectado anomalías termales en el cráter del volcán que cada vez son más frecuentes (última anomalía 22 de diciembre 2022).

Esta reactivación volcánica tiene un origen magmático evidenciado por las grandes canti-dades de dióxido de azufre emitido a la atmósfera y por el porcentaje alto de componente juvenil en la ceniza recolectada. Las emisiones de ceniza son cada vez más frecuentes, pero hasta el momento no han llegado a los niveles observados durante la erupción de agosto-noviembre 2015.

La evolución de esta actividad a mediano plazo es incierta, debido a la naturaleza misma de los fenómenos volcánicos. Sin embargo, a corto plazo (días a semanas) el escenario más probable es que las emisiones de ceniza se repitan y/o se intensifiquen sin mostrar signos precursores; pero sin llegar a los niveles observados en la erupción de 2015. En este sentido es importante mantener activo el sistema de vigilancia y continuar con las tareas de prevención y mitigación relacionadas con los escenarios eruptivos del volcán Cotopaxi. El IG-EPN se mantiene atento a cambios en las condiciones presentadas por el volcán para dar información oportuna a las autoridades y la población en general.

Anexo técnico-científico

Sismicidad
Desde el mes de octubre hasta la fecha, la sismicidad muestra un incremento en el núme-ro de eventos diarios del tipo LP (largo período; asociados al movimiento de fluidos; Figu-ra 1) y el registro de sismos de tipo VLP (muy largo periodo).

Figura 1. Gráfico de barras mostrando el número diario de eventos sísmicos registrados en el volcán Cotopaxi entre los años 1996 y 2022. El tipo de evento está identificado por color (véase la leyenda). Nótese el incremen-to de sismos de tipo LP desde octubre 2022 (barras moradas).

Desde el 21 de octubre se ha registrado un total de 27 emisiones de ceniza, las cuales han tenido asociadas señales de tremor (2-8 Hz). Dos de estas emisiones han provocado caídas de ceniza a nivel provincial, el 26 de noviembre y el 20 de diciembre.

La amplitud (cuentas/energía) de los tremores sísmicos relacionados con estas dos emi-siones de ceniza son menores en comparación a los episodios registrados durante el pro-ceso eruptivo de 2015.

El martes 20 de diciembre de 2022, las estaciones sísmicas del volcán Cotopaxi registra-ron una señal de tremor de emisión de ceniza, desde las 00h21 TL, misma que fue confir-mada por las imágenes satelitales de GOES-16 y reportado en el IG AL INSTANTE VOLCÁN COTOPAXI No. 2022-031. Esta señal sísmica se mantuvo por 5 horas. El tremor inició de manera progresiva y alcanzó un valor máximo de amplitud a las 02h17 TL (Figura 2). Pos-teriormente, se observó un descenso paulatino en la amplitud sísmica hasta aproximada-mente las 05h15 TL. Este episodio de emisión de ceniza fue diferente al tremor registrado el 26 de noviembre de 2022 el cual inició y finalizó de forma abrupta (Figura 3).

Figura 2. RSAM (en cuentas) de las estaciones del Volcán Cotopaxi en las frecuencias 2-8 Hz corres-pondientes a la emisión de ceniza registrada en la madrugada del martes 20 de diciembre de 2022. El RSAM es una medida de la amplitud de la señal sísmica.

Figura 3. RSAM (en cuentas) de las estaciones del Volcán Cotopaxi en las frecuencias 2-8 Hz. Correspondientes a la emisión de ceniza registrada en la madrugada del sábado 26 de noviembre de 2022.

La Figura 4 muestra el tremor de emisión con las formas de onda en tres estaciones (BREF, VC2 y BTAM) y sus correspondientes espectros. La coincidencia en la frecuencia corresponde a un pico espectral máximo de 3.97 Hz. Lo que indica que la señal corres-ponde a un proceso de la fuente y que la presencia de picos secundarios debe ser atribui-da a procesos que ocurren durante el camino por el que atraviesa la señal sísmica.

Figura 4. Formas de onda del tremor de emisión detectados en tres estaciones sísmicas durante el evento del 20 de diciembre del 2022. Izq. Formas de onda en color rojo. Der. Espectros de onda en color azul.

Deformación
Para el análisis de deformación del suelo, se realiza periódicamente el procesamiento de estaciones cGPS que están ubicadas en los flancos altos del volcán y de imágenes satelitales procesadas con el método InSAR.

Para el análisis de deformación, se realiza el procesamiento interferométrico de imáge-nes de Radar de Apertura Sintética (InSAR), de la constelación de satélites de Sentinel-1 de la Agencia Espacial Europea (ESA). Se procesaron las órbitas ascendentes y descenden-tes utilizando datos del portal LiCSAR (https://comet.nerc.ac.uk/comet-lics-portal/) y la serie temporal con el software LiCSBAS (Morishita et al., 2020).

La Figura 5 muestra el mapa de deformación acumulada en los componentes vertical y horizontal de la zona del volcán Cotopaxi. El periodo de análisis es desde el 1 de enero del 2019 hasta el 11 de diciembre del 2022. Los resultados muestran una tendencia de de-formación positiva en el componente horizontal al nororiente del volcán, mientras que en el componente vertical no se observan mayores cambios. Este procesamiento se realizó en la Universidad de Leeds (Reino Unido) que mantiene estrecha cooperación con el Insti-tuto Geofísico.

Figura 5. Mapa de los componentes vertical y horizontal de deformación acumulada obtenida por el método InSAR, en base a imágenes Sentinel-1 de órbita descendente y ascendente en el volcán Cotopaxi, entre el 01 de enero del 2019 y el 11 de diciembre del 2022.

Adicionalmente, la variación relativa de las posiciones diarias registradas por la red de bases cGPS (continuos global positioning system) del volcán Cotopaxi (Figura 6) muestran una tendencia ligeramente ascendente que inicia entre julio y agosto 2022 y que se man-tiene hasta la actualidad (área remarcada en color amarillo). Esta tendencia indica que las bases geodésicas están distanciándose progresivamente. Por la ubicación de las bases (en el flanco nororiental y suroccidental, respectivamente), el incremento de la distancia entre estas estaciones fijas implica un aumento milimétrico en el diámetro del edificio volcánico, el cual responde a un patrón radial de deformación denominado “inflación”, cuya velocidad media es de aproximadamente 8 mm/año. Los patrones de deformación registrados por los cGPS son similares a los obtenidos por el método InSAR.

Figura 6. Serie temporal de las posiciones relativas entre las bases cGPS del volcán Cotopaxi VC1G y MORU, ubicadas en los flancos nororiental y suroccidental, respectivamente. Cada circunferencia en color azul repre-senta un promedio de 4 días de las posiciones relativas entre bases. La zona resaltada en color rojo indica la inflación registrada durante el periodo eruptivo del año 2015. La línea segmentada en color rojo señala las explosiones del 14 de agosto de ese mismo año. Finalmente, la zona remarcada en color amarillo resalta el patrón de inflación que se viene registrando en los cGPS durante el segundo semestre del 2022.

Nubes y caídas de cenizas
Como se puede observar en la Figura 7, el número de emisiones de ceniza del volcán Co-topaxi se ha incrementado significativamente en los últimos dos meses. Mientras que en octubre se registró apenas una emisión de ceniza, en la última semana de noviembre el número subió a 5, y durante el mes de diciembre se incrementó hasta 22 emisiones de ceniza. Como consecuencia, la tasa diaria de emisiones de ceniza es de 0.96, indicando que en promedio hay una emisión de ceniza al día en el volcán Cotopaxi. Sin embargo, solo dos de ellas han sido lo suficientemente grandes como para causar afectación leve en la población.

Figura 7. Número de emisiones de ceniza en el volcán Cotopaxi desde septiembre del 2022. El eje izquierdo marca el total de emisiones registradas cada mes (barras grises), mientras que el derecho indica la tasa diaria (línea negra, número de emisiones del mes dividido por el número de días). Para el mes de diciembre se toma-ron en cuenta las emisiones registradas hasta hoy, 23 de diciembre.

En paralelo, el Centro de Avisos de Cenizas Volcánicas de Washington (W-VAAC por sus siglas en inglés) ha reportado varias nubes de ceniza desde el 21 de octubre. Los mayores alcances fueron observados para las nubes de ceniza asociadas a la actividad del 26 de noviembre y 20 de diciembre con 60 km de distancia en dirección nor-noroccidente. Las alturas de estas dos fueron de 2.2 km y 1.5 km sobre el nivel del cráter, respectivamente. Debido a esta actividad se reportó caída de ceniza desde varios sectores de los cantones Mejía, Rumiñahui y Quito (Figura 8).

Figura 8. Proyección de las alertas W-VAAC registradas desde el 21 de octubre hasta el 23 de diciembre de 2022 con los reportes de caída de ceniza recibidos en este periodo a través del grupo de monitoreo del IG-EPN y de los informes del SNGRE (imágenes de personas). Como se observa por los colores, la mayoría de las alertas se han dado desde finales de noviembre (colores amarillos a rojizos). Además, se observa la variabilidad de la dirección de los vientos para este periodo de tiempo.

La ceniza de estas caídas fue muestreada y el material recolectado preparado para su correspondiente análisis de laboratorio. En la Figura 9A se indica la evolución de los por-centajes de los componentes que conforman la ceniza de la primera caída que ocurrió el 21 de octubre y de la segunda del 26 de noviembre. Los resultados muestran un ligero incremento en el aporte del material juvenil (material asociado al magma que está gene-rando la actividad volcánica en superficie) para la caída de ceniza del 26 de noviembre. La muestra de la caída de ceniza del 20 de diciembre se encuentra en etapa de procesa-miento y análisis para poder completar la serie temporal de componentes y estudiar la evolución del actual proceso eruptivo. Además, gracias a la colaboración con el laborato-rio Magmas y Volcanes de Clermont-Ferrand (Francia), se tomaron imágenes de electro-nes retrodifusos (Figura 9B) con una microsonda electrónica con el objetivo de observar las texturas y de determinar la química del vidrio volcánico. Este análisis muestra que el magma actualmente en erupción es más básico que el magma que salió durante el perio-do eruptivo de 2015.

Figura 9. A. Evolución del contenido de material juvenil (material derivado del magma en erupción) en negro y accidental (material volcánico viejo) en rojo observado en las fracciones de 125 µm de las muestras de ceniza recolectadas el 21 de octubre (COT-22-01) y el 26 de noviembre (COT-22-08). B. Imagen del material juvenil observado con microsonda electrónica.

Anomalías térmicas satelitales
Desde el 21 de octubre los sistemas satelitales MIROVA, MOUNTS y FIRMS han detectado claramente anomalías térmicas en el volcán Cotopaxi. En las imágenes más reciente de Sentinel-2 del 17 y 22 de diciembre 2022 se observa un pequeño punto caliente en el crá-ter debajo de la emisión de gas (Figura 10). Este punto caliente ha sido observado de ma-nera repetitiva desde 2015, pero la frecuencia de observación se ha incrementado te-niéndose 7 anomalías en los últimos 2 meses, registradas por los sistemas satelitales mencionados anteriormente.

Figura 10. Izquierda: Imágenes satélite Sentinel 2 (Bandas visible 12, 11, 8A / 20 m de resolución) del punto caliente en el cráter del Cotopaxi del 17 de diciembre 2022 en un cuadro de 2 y 10 km de escala. Derecha: Con-teo automático de las anomalías térmicas (puntos rojos) basadas en dichas imágenes, desde el 18 de octubre de 2022 y diciembre 2020 (fuente MIROVA y MODIS Thermal volcanic activity).

Mediante fotografías colectadas durante el sobrevuelo realizado el 19 de diciembre se pudo constatar la presencia de ceniza cubriendo toda la parte superior del volcán y parte de los flancos sur, sur oriental y sur occidental. Este material volcánico es el resultado de las emisiones de gases y ceniza reportadas en los últimos días. Debido a la continua salida de gases no se tuvo observaciones directas de la parte interna del cráter (Figura 11). Por otro lado, mediante imágenes térmicas tomadas con una cámara infrarroja portátil, se estimó que las temperaturas más altas están al interior del cráter con un valor de 45°C, este valor es subestimado debido que la parte superior del cráter está llena de gases. Por otro lado, las temperaturas de los campos fumarólicos externos e internos del cráter no sobrepasan los 25°C. Estos valores de temperatura están dentro de los rangos medidos en el presente periodo eruptivo, es decir desde el 21 de octubre de 2022.

Figura 11. Imágenes obtenidas en el sobrevuelo el 19 de diciembre 2022 provisto por el Grupo Tucanes de la FAE. Izq. Fotografía del cráter del volcán Cotopaxi cubierto de ceniza. Der. Imagen térmica correspondiente y que muestra en colores más claros las temperaturas más altas y que se encuentran en el interior cráter, cuyos valores se considera subestimados debido a la presencia de gases.

Desgasificación y medidas de dióxido de azufre (SO2)
Desde octubre 2022 se observa un claro incremento en los valores de flujo de SO2, los mismos que se intensifican en los primeros días de diciembre (Figura 12). Estos valores altos de SO2 son similares a los reportados en el 2015. Este mismo patrón de incremento se observa en el número de medidas válidas, indicando que desde el mes de octubre el SO2 está de manera permanente en la atmósfera. Los valores de emisión de SO2 también son medidos gracias al instrumento TROPOMI en el satélite Sentinel-5SP. En el panel in-termedio de la Figura 12 se muestra las emisiones de SO2 medidas en la atmósfera alre-dedor del Cotopaxi por este instrumento satelital. Se ve claramente la aparición de medi-das desde octubre y un incremento en los valores de SO2 desde el mes de noviembre. En conjunto, los datos satelitales y los provistos por la red DOAS indican un incremento de la emisión de SO2 del volcán Cotopaxi. Adicionalmente, al comparar estos datos con las altu-ras de las columnas de emisión se constata que la red DOAS tiene mejor detección para las columnas de menor altura, mientras que el satélite observa mejor el SO2 asociado a columnas de mayor altura.

Figura 12. Superior: Altura de las emisiones de gas en azul y de ceniza en rojo del volcán Cotopaxi, observadas gracias a la red de cámaras visuales instaladas alrededor del volcán. Intermedio: Masa de SO2 registrada por el instrumento satelital TROPOMI (fuente Mounts). Inferior: Máximo flujo de dióxido de azufre (SO2) diario regis-trado en las 4 estaciones del volcán Cotopaxi (Refugio Norte, Refugio Sur, Cami y San Joaquín). Actualizado hasta el 20 de diciembre 2022.

Las imágenes de TROPOMI permiten generar un mapa de la distribución promedio de SO2 en la atmósfera. Se ha realizado una superposición de las imágenes para un periodo de quince días en octubre, 30 días en noviembre y 20 días en diciembre. En la Figura 13 se observa claramente un incremento de la cantidad de SO2 emitida por el volcán Cotopaxi. En las imágenes también se nota la emisión de SO2 para los volcanes Reventador y Sangay que también se encuentran en erupción.

Figura 13. Masa de SO2 presente en la atmósfera sobre los volcanes Cotopaxi, Sangay y Reventador. Las imá-genes representan la emisión promedio en un periodo tiempo variable (Base Google Engine Code Editor, Script: C. Laverde-SGC).

Desde la emisión de ceniza del 21 de octubre 2022 se realiza mediciones periódicas de otras especies gaseosas con un equipo MultiGAS (Aiuppa et al., 2004; Shinohara, 2005). A través de sobrevuelos y ascensos a la cumbre se realizaron mediciones de las especies gaseosas mayoritarias emitidas (Agua: H2O, Dióxido de carbono: CO2, Dióxido de azufre: SO2 y Ácido sulfhídrico: H2S). Durante el último sobrevuelo del 19 de diciembre 2022 se realizaron 3 cortes a la pluma de gas, un ejemplo de uno de ellos se puede ver en la Figura 14. Desde el inicio de las mediciones, la razón SO2/H2S ha mostrado un incre-mento progresivo que indica una reducción del sistema hidrotermal del volcán frente a una predominancia de los gases de origen magmático.

Figura 14. Fotografía de la columna de gas medida durante el sobrevuelo del 19 de diciembre de 2022, en el recuadro se puede observar los picos de los gases volcánicos (CO2, SO2) detectados, a partir de los cuales se obtiene la razón CO2/SO2.

Interpretación de datos

En base a la información disponible, se concluye que el volcán Cotopaxi presenta al mo-mento una actividad eruptiva de nivel moderado. El análisis conjunto de los diferentes parámetros de vigilancia muestra que la actividad reciente del Cotopaxi está provocada por la presencia de magma en el conducto volcánico. Sin embargo, hasta el momento no hay evidencia de un ingreso de un mayor volumen de magma hacia el sistema.

Los datos de monitoreo indican un incremento paulatino de la actividad superficial carac-terizada mayormente por columnas de gases y vapor de agua alcanzando hasta 2800 me-tros sobre el cráter (m snc), además de una ocurrencia cada vez más frecuente de emi-siones de ceniza de más de 1000 m snc. La sismicidad sigue dominada por pequeños sis-mos de tipo LP y la aparición esporádica de eventos VLP; la deformación muestra una leve tendencia inflacionaria detectable en los flancos del volcán, en el componente horizontal; y los gases magmáticos, especialmente el SO2 son abundantes en la pluma volcánica.

Escenarios Eruptivos para el Volcán Cotopaxi
(Actualización 21/12/2022)

En base a lo presentado anteriormente, se propone tres escenarios eruptivos para el corto plazo (días a semanas). Los escenarios uno y dos tienen mayor posibilidad de ocurrir, mientras el escenario número tres es mucho menos posible. Los escenarios han sido ela-borados en base a la información de monitoreo que se dispone al momento de la publica-ción de este informe. Estos escenarios pueden ir evolucionando, dependiendo de lo que se observa en los parámetros de vigilancia.

1. Las emisiones de ceniza que iniciaron el 21 de octubre de 2022 van aumentando en frecuencia y/o altura, al igual que las emisiones de gases volcánicos. Lo más probable es que este tipo de eventos se repita o intensifique en el corto plazo (días a semanas), sin mostrar signos precursores, pero sin llegar a los niveles observados en la erupción de 2015. Al momento no hay evidencias fehacientes de nuevas inyecciones de magma en zonas profundas que pudieren derivar en una erupción de mayor magnitud. En este esce-nario es muy posible observar nuevas erupciones pequeñas acompañadas de señales sís-micas de tremor de larga duración (horas) y emisiones de ceniza similares a las ocurridas el 26 de noviembre y el 20 de diciembre. Dependiendo de la dirección y la velocidad de los vientos estas emisiones de ceniza podrían causar afectación leve en áreas relativa-mente cercanas al volcán.

2. Las emisiones de ceniza se intensifican hasta llegar a niveles similares a los observados en el periodo eruptivo del 2015. Este escenario podría darse en el corto/mediano plazo y se esperaría observar una tendencia claramente ascendente en los parámetros de moni-toreo (especialmente en la deformación y la actividad sísmica). Dependiendo de las con-diciones de velocidad y dirección del viento, estas emisiones de ceniza causarían una ma-yor afectación en los centros poblados, particularmente en las provincias de Cotopaxi, Pichincha y Napo. Además, debido a las lluvias en el sector, pueden generarse lahares secundarios que afectarían las inmediaciones del Parque Nacional Cotopaxi como lo ob-servado en la erupción de 2015. Afectando principalmente la vía al refugio en el sector de la quebrada Agualongo.

3. Las emisiones de gases volcánicos y ceniza aumentan de forma acelerada en el cor-to/mediano plazo, así como otros parámetros de monitoreo (deformación y actividad sís-mica), con evidencias claras de inyecciones profundas o de transporte acelerado de magma hacia la superficie, lo que en conjunto representaría los precursores de una fase eruptiva mucho mayor a la observada en 2015. Por ahora este escenario se considera como muy poco probable, por la falta de evidencias de aumento acelerado de los pará-metros de monitoreo y de actividad superficial. Las explosiones y emisiones de ceniza en este escenario serían mucho más grandes que las observadas en 2015 y tendrían una afectación regional, es decir, puede haber caída de ceniza en las provincias de Cotopaxi, Pichincha, Napo, Los Ríos, Manabí y otras, dependiendo de la velocidad y dirección del viento. Además, la caída fuerte de ceniza puede interrumpir la circulación vehicular entre las provincias de Pichincha y Cotopaxi, contaminar fuentes de agua potable y de riego, y afectar la distribución eléctrica. Adicionalmente, se pueden formar flujos piroclásticos de diferentes tamaños que derritan parte del glaciar y desencadenen lahares primarios en los principales drenajes del volcán, tal como se muestra en los mapas de peligros zona norte, sur y oriente (Mothes et al., 2016b, 2016a; Vásconez et al., 2015).

Referencias

Aiuppa, A., Burton, M., Murè, F., Inguaggiato, S., 2004. Intercomparison of volcanic gas monitor-ing methodologies performed on Vulcano Island, Italy. Geophysical Research Letters 31.
IG-EPN, 2022. IG AL INSTANTE VOLCÁN COTOPAXI No. 2022-031. Quito-Ecuador. Disponible en: https://informes.igepn.edu.ec/igepn-registro-web/pages/public/InformeGenerado.jsf?directorio=28978
Mothes, P., Espin, P., Hall, M.L., Vásconez, F., Sierra, D., Córdova, M., Santamaría, S., Marrero, J., Cuesta, R., 2016a. Actualización Mapa de Amenazas del Volcán Cotopaxi, Zona Sur.
Mothes, P., Espin, P., Hall, M.L., Vásconez, F., Sierra, D., Marrero, J., Cuesta, R., 2016b. Actualiza-ción Mapa de Amenazas del Volcán Cotopaxi, Zona Norte.
Shinohara, H., 2005. A new technique to estimate volcanic gas composition: plume measure-ments with a portable multi-sensor system. Journal of Volcanology and Geothermal Re-search 143, 319–333.
Vásconez, F., Sierra, D., Andrade, D., Almeida, M., Marrero, J., Hurtado, J., Mothes, P., Bernard, B., Encalada, M., 2015. Mapa Preliminar de Amenazas Potenciales del Volcán Cotopaxi- Zo-na Oriental.
Lazecký, M., Spaans, K., González, P. J., Maghsoudi, Y., Morishita, Y., Albino, F., et al. (2020). LiCSAR: An automatic InSAR tool for measuring and monitoring tectonic and volcanic activity. Remote Sensing, 12(15), 2430. https://doi.org/10.3390/rs12152430
Morishita, Y., Lazecky, M., Wright, T. J., Weiss, J. R., Elliott, J. R., & Hooper, A. (2020). LiCSBAS: An open-source InSAR time series analysis package integrated with the LiCSAR automated Sentinel-1 InSAR processor. Remote Sensing, 12(3), 424. https://doi.org/10.3390/rs12030424

Elaborado por:
S. Hidalgo, M. Almeida, A. Vásconez. F.J. Vasconez, M. Yepez, M. Córdova, S. Vallejo, A. García. D. Sierra, P. Espín Bedón, S. Vaca, D. Andrade, Jean-Luc Devidal, M. Ruiz, B. Bernard.
Instituto Geofísico
Escuela Politécnica Nacional

El 09 de diciembre de 2022, personal del Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional (IG-EPN) efectuó un sobrevuelo alrededor del volcán Cotopaxi con el objetivo de medir las temperaturas en la zona del cráter y además medir los gases emitidos por el volcán. Este sobrevuelo se realizó gracias al apoyo de las Fuerzas Armadas, la Presidencia, el Ministerio de Defensa, la Secretaría de Comunicación de la Presidencia y la Gobernación de Cotopaxi a través de la gestión del Servicio Nacional de Gestión de Riesgos y Emergencias (Foto 1).

Foto 1.- Personal del IGEPN y Fuerzas Armadas, Grupo Tucanes, que participó en el sobrevuelo al Volcán Cotopaxi (09 de diciembre de 2022, FFAA).

En el marco de este sobrevuelo se realizó la toma de imágenes térmicas usando una cámara infrarroja portátil, además de medidas de CO₂, SO₂ y H₂S usando un equipo multiGAS y observaciones mediante cámaras visuales convencionales.

Durante el sobrevuelo el volcán permaneció cubierto por una nube lenticular sobre el cráter (Foto 2). Esto impidió realizar tomas directas del mismo. Sin embargo, se pudo apreciar la constante emisión de una columna de gas con bajo contenido de ceniza, que alcanzaba 500 metros sobre la cumbre (Foto 2). De igual manera, se pudo apreciar una capa de ceniza que cubría el flanco suroccidental del edificio volcánico.

Foto 2.- Izquierda: Nube lenticular cubriendo el cráter del Cotopaxi, vista desde el sureste (S. Hidalgo/IG-EPN). Derecha: Emisión de gases volcánicos emitida desde el cráter del volcán vista desde el suroccidente (R. Valdez). Nótese la nube lenticular y la ceniza depositada sobre el flanco suroccidental.

Las imágenes infrarrojas adquiridas durante el vuelo permitieron identificar con claridad el contraste de temperatura entre esta nube meteorológica (que está fría, y se la representa en color azul) y la emisión de los gases volcánicos provenientes del cráter del volcán (que está caliente, y se la representa en colores rojos, amarillos y verdes, Foto 3). La temperatura de estos gases disminuye progresivamente a medida que son trasladados por los vientos y se van alejando del cráter. La emisión de gases desde el cráter estuvo dirigida hacia el occidente. Finalmente, detrás de los gases volcánicos, se identifica la zona de fumarolas de la pared de Yanasacha (óvalo entrecortado, Foto 3).

Foto 3.- Imagen térmica mostrando el contraste de temperaturas entre la emisión de gases volcánicos y las nubes meteóricas (09 de diciembre de 2022, M.F. Naranjo/IG-EPN. Imagen visual - R. Valdez).

Adicionalmente, el equipo multiGAS permitió medir con precisión las concentraciones de SO₂ y H₂S en la pluma de gas volcánico. Las razones SO₂/H₂S están alrededor de 20, observándose un incremento desde el inicio de la actividad volcánica que se dio a finales de octubre de este año. Estos valores indican un origen magmático para el gas emitido por el volcán Cotopaxi.

S. Hidalgo, M. Naranjo, E. Telenchana, M. Almeida, A. Vásconez
Corrector de Estilo: G. Pino
Instituto Geofísico
Escuela Politécnica Nacional

Un grupo de técnicos de las áreas de Instrumentación y Vulcanología del Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional (IG-EPN) realizaron trabajos en el flanco oeste del volcán Cotopaxi, el viernes 02 de diciembre de 2022. El objetivo principal fue realizar la incorporación de un instrumento permanente de medición de gases MultiGAS a la estación multiparamétrica NASA, ubicada unos 5 km al Oeste del cráter.

Figura 1.- Instalación del instrumento MultiGAS permanente donado por el USGS-VDAP en la estación NASA, ubicada a 5km al oeste del cráter del volcán Cotopaxi (Foto: S Hidalgo, D. Sierra / IG-EPN).

El Instumento MultiGAS (Aiuppa et al., 2004; Shinohara, 2005), es un instrumento que permite la medición de las especies gaseosas mayoritarias emitidas por los volcanes, siendo éstas: Agua (H₂O), Dióxido de Carbono (CO₂), Dióxido de Azufre (SO₂) y Ácido Sulfhídrico (H₂S). El instrumento detecta las concentraciones de dichos gases y permite determinar las relaciones entre ellas, asumiendo que el gas emitido es una muestra homogénea. La estación MultiGAS fija fue donada por el Volcano Disaster Assistance Program (VDAP) del Servicio Geológico de Estados Unidos (USGS). El IG-EPN trabaja de la mano con el USGS-VDAP para el intercambio de conocimientos, experiencias y para el fortalecimiento de las redes de monitoreo en los volcanes de Ecuador.

Figura 2.- Inslalación del instrumento MultGAS en la estación NASA, gracias a la colaboración del VDAP y de la USGS (Fotos: D. Sierra / IG-EPN).

La medición de las relaciones entre especies gaseosas mayoritarias fue realizada en el volcán Cotopaxi durante su proceso eruptivo en 2015, y se ha retomado desde mediados de octubre de 2022 cuando el volcán volvió a presentar emisiones de gases y ceniza. Dichas mediciones se han realizado mediante sobrevuelos facilitados por la FAE (mediante el Escuadrón de Transporte Liviano Nro. 1113 “Tucanes”, gracias a la gestión del SNGRE) y misiones de ascenso al cráter. Sin embargo, debido a la actividad cada vez más continua que ha ido aumentando de manera progresiva en el volcán, se decidió la instalación de un instrumento fijo que esperamos provea mediciones complementarias con mayor frecuencia para mejorar la interpretación del comportamiento del volcán Cotopaxi.

El Cotopaxi es el volcán mejor vigilado del país y uno de los mejor vigilados del mundo, cuenta con más de 60 instrumentos en funcionamiento incluyendo: estaciones sísmicas, GPS continuo, inclinómetros, cámaras de rango visual, cámaras infrarrojas, detectores de SO₂ y detectores de lahares. Al momento de la emisión de este reporte, la actividad del volcán Cotopaxi es: Interna Moderada con tendencia Ascendente, y Superficial Moderada con tendencia Ascendente.

D. Sierra, S. Hidalgo, M. Almeida, J. Mejia, S. Arrais
Corrector de Estilo: G. Pino
Instituto Geofísico
Escuela Politécnica Nacional

Actualización de la actividad interna y superficial del volcán Cotopaxi

Resumen

Se establece que actualmente el Cotopaxi ha iniciado un nuevo proceso eruptivo de baja intensidad, que por ahora presenta un nivel incluso menor a lo ocurrido entre agosto y diciembre de 2015. Las tendencias observadas en los parámetros de monitoreo indican que un cuerpo de magma relativamente desgasificado podría localizarse en zonas poco profundas debajo de la cumbre del Cotopaxi y que por el momento no hay evidencias claras de una recarga de un magma profundo. Adicionalmente, indican que el Cotopaxi actualmente funciona como un sistema abierto desde esas profundidades, en el cual las emisiones de ceniza pequeñas pueden iniciarse de forma repentina y sin señales premonitoras. Es importante recalcar que por ahora solamente se observa un claro incremento de los parámetros de monitoreo asociados a la emisión de gases volcánicos y nubes de ceniza.

Antecedentes

Los días 21 de octubre, y 24 y 26 de noviembre del 2022 se registraron emisiones de ceniza en el volcán Cotopaxi, todas acompañadas por una señal de tremor sísmico, como fue descrito en los Informes Volcánicos Especiales No 001, 002 y 003 (IGEPN, 2022a, 2022b, 2022c). Mientras que la caída de ceniza asociada a los dos primeros eventos se restringió a las inmediaciones del volcán, las condiciones climáticas, en particular la dirección y velocidad de los vientos, permitieron a la ceniza emitida el 26 de noviembre alcanzar los cantones Mejía y Quito (Provincia de Pichincha), a más de 80 km de distancia al volcán.

Figura 1.- Cotopaxi Cámara de monitoreo la Merced (26/11/2022). Se observa una emisión de gases y cenizas en dirección NNE.

Anexo técnico-científico

La observación y análisis de los parámetros de monitoreo, desde el mes de octubre hasta el momento de la publicación de este informe, indican las siguientes observaciones para los diferentes parámetros de monitoreo.

Análisis de Sismicidad

Las emisiones de ceniza observadas durante este periodo no han estado precedidas por incrementos en el número o tamaño de los eventos sísmicos. Solamente el tremor sísmico que las acompaña inicia y finaliza de forma abrupta (Figura 2).

Figura 2.- RSAM de las estaciones del Volcán Cotopaxi en las frecuencias 2-8Hz. Correspondientes a la emisión de ceniza registrada en la madrugada del domingo 26 de noviembre de 2022.

Deformación

Los inclinómetros y la red de estaciones GPS del Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional registran una muy leve deformación del suelo con un patrón radial, indicando un movimiento de aproximadamente 2 mm desde el mes de agosto en la componente Norte (ver figura 3). Debido a que estos valores son cercanos al nivel de ruido de fondo, aún no es posible hacer interpretaciones respecto a este parámetro.

Figura 3.- Desplazamiento en mm (10-3 m) entre las estaciones cGPS VC1G y MORU, la serie de tiempo incluye los datos desde 2011 hasta el presente, la anomalía causada por el periodo eruptivo del Cotopaxi en 2015 es claramente visible. Así mismo, la imagen inferior muestra un zoom a los datos desde enero 2021, se puede ver un cambio en la tendencia desde más o menos agosto de 2022 que se podría interpretar como una tendencia de desplazamiento al norte (Imágen: M. Yépez / IGEPN).

Columnas de emisión de gases

Las emisiones de vapor de agua y gases observadas en el volcán Cotopaxi han incrementado su altura en las últimas semanas, alcanzando alturas de hasta 2.8 km sobre la cumbre el día 27 de noviembre de 2022, en clara relación con el aumento en las medidas de gases (Figura 4).

Figura 4.- Línea de tiempo de las emisiones de gas y ceniza en el volcán Cotopaxi Observadas desde la cámara de monitoreo Sincholagua, desde Octubre de 2022 hasta el 30 de noviembre de 2022 (Imagen: J.F. Vásconez).

Desgasificación

Las estaciones DOAS (Figura 5) y el sensor satelital TROPOMI (Figura 6) registran un incremento marcado en la emisión del gas magmático dióxido de azufre (SO₂) en el volcán Cotopaxi. Mediante varios sobrevuelos en las últimas semanas los técnicos del IG-EPN también pudieron medir las razones entre los gases CO₂, SO₂ y H₂S para constatar que los gases emitidos por el volcán Cotopaxi provienen de un magma relativamente desgasificado y poco profundo (3-4 km bajo la cumbre).

Figura 5.- La imagen superior muestra la sumatoria del número de medidas válidas registradas por la red de instrumentos DOAS desplegada en el Volcán Cotopaxi. Se observa una clara tendencia creciente desde mediados de octubre de 2022. La imagen inferior muestra en la misma escala el conteo de sismos de largo período (LP) por día para la estación de referencia BREF (Imagen: M. Almeida, V. Lema/ IG-EPN).

Figura 6.- El primer gráfico muestra la línea de tiempo de las emisiones de SO₂ detectadas por TROPOMI desde el 15/19/2022 hasta el presente, (fuente Mounts PBL 1km; Imagen J.F Vásconez/ IGEPN). El segundo gráfico muestra una imagen TROPOMI para el 26 de noviembre de 2022, la masa total de SO₂ es de 3293.8 ton.

Se realizó medición de razones gaseosas con un equipo Multigas (Aiuppa et al., 2004; Shinohara, 2005). A través de sobrevuelos (Figura 7) y ascensos a la cumbre del Volcán Cotopaxi se ha podido realizar mediciones de las especies gaseosas mayoritarias emitidas utilizando el equipo MultiGAS (Agua: H₂O, Dióxido de carbono: CO₂, Dióxido de azufre: SO₂ y Ácido sulfhídrico: H₂S). Durante el último sobrevuelo del 28/11/2022 se realizaron 3 cortes a la pluma de gas, un ejemplo de uno de ellos se puede ver en el recuadro de la Figura 7. Las razones CO₂/SO₂ se mantienen estables, sin embargo, la razón SO₂/H₂S ha mostrado un incremento desde su primera medición el 27 de octubre hasta la medición realizada durante este sobrevuelo triplicándose su valor. Estas razones continúan mostrando un origen magmático en la proveniencia de los gases.

Figura 7.-Derecha, vista del flanco suroriental del volcán desde los 6500 m snm. En el recuadro se puede observar el pico generado por los gases presentes en la pluma durante la transecta. Izquierda, personal del IG-EPN dentro del avión Twin Otter, realizando actividades de medición de gases y termografía (Fotos: M. Almeida, D. Sierra /IG-EPN).

Vigilancia Térmica
Durante el mes de noviembre, las imágenes térmicas obtenidas a través de sobrevuelos, con drones y con una cámara de banda infrarroja fija en Rumiñahui no muestran cambios significativos en las temperaturas medidas en el volcán, en lo que va del mes de noviembre el sistema de registro de anomalías termales FIRMS ha contabilizado 3 anomalías termales en el cráter del volcán Cotopaxi: una el día 1 de noviembre, dos el 28 y dos el 29 de noviembre. Ver figura 8.

Figura 8.- Fotografía del cráter del volcán e imagen térmica correspondiente tomada desde el suroccidente. Las imágenes fueron adquiridas durante el sobrevuelo de monitoreo realizado en el avión Twin Otter de la FAE la mañana del día 28 de noviembre de 2022. La imagen térmica muestra en colores amarillo- naranjado las zonas más calientes con temperaturas que no superan los 40 °C (Imágenes: M. Almeida, S. Vallejo/ IGEPN).

Nubes y caídas de cenizas
El Centro de Avisos de Cenizas Volcánicas de Washington (W-VAAC por sus siglas en inglés) reportó una difusa nube de ceniza visible en el satélite GOES-16 dirigida hacia el norte (Figura 9) a las 05h00 TL el 26 de noviembre (10h00 UTC) con una altura estimada entre 0.8 km sobre el nivel de la cumbre del Cotopaxi (6.7 km sobre el nivel del mar).

Figura 9.- Aviso de nube de ceniza de las 10h00 UTC del 26/11/2022 (fuente: W-VAAC).

Adicionalmente, un estudio detallado de la caída de ceniza del 26 de noviembre indica una dispersión hacia el nor-noroccidente (Figura 10) con una carga máxima en el Parque Nacional Cotopaxi (172 g/m²) equivalente a una caída moderada. El SNGRE reportó una caída leve en los cantones Quito y Mejía de la provincia de Pichincha. La masa total del depósito estimado con el mapa de isomasas y fórmulas empíricas (Bonadonna and Costa, 2013; Bonadonna and Houghton, 2005; Fierstein and Nathenson, 1992; Legros, 2000; Pyle, 1989) es de 7-20 × 10⁶ kg.

Figura 10.- Mapa de caída ceniza del volcán Cotopaxi, 26 de noviembre de 2022. 1: Isomasa de 10 g/m² sin tomar en cuenta la muestra de Uyumbicho; 2: isomasa de 10 g/m² considerando la muestra de Uyumbicho (40,6 g/m²). Los valores obtenidos en las zonas de Lasso han sido descartados debido a procesos de contaminación (vegetación, insectos y polvo de la carretera).

Adicionalmente, el análisis de la distribución granulométrica realizado con tamizaje manual (entre 1000 y 63 µm) y difracción láser (entre 5000 y 0.03 µm) en la muestra de Uyumbicho muestra que la ceniza es extremadamente fina (tamaño medio 0.053 mm) y bimodal (modo grueso a 136 µm y modo fino a 15 µm; Figura 11). Las cantidades de ceniza inhalable (PM100 = <100 µm, pueden ingresar al sistema respiratorio), torácica (PM10 = <10 µm; puede ingresar a los pulmones) y respirable (PM4 = <4 µm; puede ingresar en los alvéolos), indican que la ceniza tiene un potencial patológico moderado.

Figura 11.- Distribución granulométrica de la muestra recolectada en Uyumbicho el 26/11/2022 (tamizaje: Anaís Vásconez y Edwin Telenchana; difracción láser: Benjamin Bernard; síntesis y deconvolución: Benjamin Bernard; software deconvolución DECOLOG 6.0).

Escenarios Eruptivos para el Volcán Cotopaxi
(Actualización 28/11/2022)

En base a lo presentado anteriormente, se proponen tres escenarios eruptivos para el corto plazo (días a semanas). Los escenarios 1 y 2 tienen mayor probabilidad de ocurrir, mientras el escenario número tres es mucho menos probable. Los escenarios han sido elaborados en base a la información que se dispone al momento de la publicación de este informe. Estos escenarios pueden ir evolucionando dependiendo de lo que se observa en los parámetros de monitoreo.

1. Las emisiones de ceniza observadas a partir del 21 de octubre de 2022 corresponden a eventos similares a otros ocurridos durante estos últimos 7 años, por ejemplo, el del 27 de noviembre de 2021. Sin embargo, su frecuencia y magnitud ha aumentado sensiblemente, en relación directa al aumento de las emisiones de gases volcánicos. Lo más probable es que este tipo de eventos se repita e intensifique en el corto plazo (días a semanas), sin mostrar signos precursores, pero sin llegar a los niveles de 2015. En este escenario se esperaría que esta actividad llegue a un pico en el corto plazo y luego empiece a descender, debido a que hoy en día no hay evidencias de nuevas inyecciones de magma en zonas profundas. En este escenario es muy posible observar nuevas emisiones de ceniza pequeñas acompañadas de señales sísmicas de tremor similares a las ocurridas el 21 de octubre, 24 y 26 de noviembre. Dependiendo de la dirección y la velocidad de los vientos estas emisiones de ceniza podrían causar afectación leve en áreas cercanas al volcán.
2. Las emisiones de ceniza se intensifican hasta llegar a niveles similares a los observados a finales del año 2015. Este escenario se considera menos probable y en el mismo se esperaría observar una tendencia claramente ascendente en los parámetros de monitoreo (especialmente en la deformación y la actividad sísmica) y que los mismos se aceleran en el corto plazo. Hoy en día hay pocas evidencias de que esto esté sucediendo en el Cotopaxi. Dependiendo de las condiciones de velocidad y dirección del viento, estas emisiones de ceniza causarían una mayor afectación en los centros poblados, particularmente en las provincias de Cotopaxi, Pichincha y Napo. Además, debido a las lluvias en el sector, pueden generarse lahares secundarios que afectarían las inmediaciones del Parque Nacional Cotopaxi como lo observado en la erupción de 2015. Afectando principalmente la vía al refugio en el sector de la quebrada Agualongo.
3. Las emisiones de gases volcánicos y ceniza aumentan de forma acelerada en el corto plazo, así como otros parámetros de monitoreo (deformación y actividad sísmica), con evidencias claras de inyecciones profundas o de transporte acelerado de magma hacia la superficie, lo que en conjunto representaría los precursores de una fase eruptiva mucho mayor a la observada en 2015. Por ahora este escenario se considera como muy poco probable, por la falta de evidencias de aumento acelerado de los parámetros de monitoreo y de actividad superficial. Las explosiones y emisiones de ceniza en este escenario serían mucho más grandes que las observadas en 2015 y tendrían una afectación regional, es decir, puede haber caída de ceniza en las provincias de Cotopaxi, Pichincha, Napo, Los Ríos, Manabí y otras, dependiendo de la velocidad y dirección del viento. Además, la caída fuerte de ceniza puede interrumpir la circulación vehicular entre las provincias de Pichincha y Cotopaxi, contaminar fuentes de agua potable y de riego, y afectar la distribución eléctrica. Adicionalmente, se pueden formar flujos piroclásticos de diferentes tamaños que derritan parte del glaciar y desencadenan lahares primarios en los principales drenajes del volcán, tal como se muestra en los mapas de peligros zona N, S y E (Mothes et al., 2016b, 2016a; Vásconez et al., 2015).

Referencias
Aiuppa, A., Burton, M., Murè, F., Inguaggiato, S., 2004. Intercomparison of volcanic gas monitoring methodologies performed on Vulcano Island, Italy. Geophysical Research Letters 31.
Bonadonna, C., Costa, A., 2013. Plume height, volume, and classification of explosive volcanic eruptions based on the Weibull function. Bulletin of Volcanology 75, 1–19.
Bonadonna, C., Houghton, B.F., 2005. Total grain-size distribution and volume of tephra-fall deposits. Bulletin of Volcanology 67, 441–456.
Fierstein, J., Nathenson, M., 1992. Another look at the calculation of fallout tephra volumes. Bulletin of volcanology 54, 156–167.
IGEPN, 2022a. Informe Volcánico Especial –Cotopaxi–2022-N° 001. Quito-Ecuador.
IGEPN, 2022b. Informe Volcánico Especial –Cotopaxi–2022-N° 002. Quito-Ecuador.
IGEPN, 2022c. Informe Volcánico Especial –Cotopaxi–2022-N° 003. Quito-Ecuador.
Legros, F., 2000. Minimum volume of a tephra fallout deposit estimated from a single isopach. Journal of Volcanology and Geothermal Research 96, 25–32.
Mothes, P., Espin, P., Hall, M.L., Vásconez, F., Sierra, D., Córdova, M., Santamaría, S., Marrero, J., Cuesta, R., 2016a. Actualización Mapa de Amenazas del Volcán Cotopaxi, Zona Sur.
Mothes, P., Espin, P., Hall, M.L., Vásconez, F., Sierra, D., Marrero, J., Cuesta, R., 2016b. Actualización Mapa de Amenazas del Volcán Cotopaxi, Zona Norte.
Pyle, D.M., 1989. The thickness, volume and grainsize of tephra fall deposits. Bulletin of Volcanology 51, 1–15.
Shinohara, H., 2005. A new technique to estimate volcanic gas composition: plume measurements with a portable multi-sensor system. Journal of Volcanology and Geothermal Research 143, 319–333.
Vásconez, F., Sierra, D., Andrade, D., Almeida, M., Marrero, J., Hurtado, J., Mothes, P., Bernard, B., Encalada, M., 2015. Mapa Preliminar de Amenazas Potenciales del Volcán Cotopaxi- Zona Oriental.

A. Vásconez, D. Andrade, D. Sierra, M. Almeida, M. Yépez., S. Hidalgo, B. Bernard, P. Mothes, S. Vaca, M. Ruiz
Instituto Geofísico
Escuela Politécnica Nacional

Los días 21 y 22 de noviembre de 2022, un grupo de técnicos del Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional (IG-EPN) mantuvieron reuniones con funcionarios de la SNGRE en Tena para hablar de los potenciales peligros por lahares en el Drenaje Oriental del Volcán Cotopaxi. La reunión contó con la presencia del Ing. Juan Carlos Barragán (el Coordinador Zonal 2 de la SNGRE) y todo su equipo de trabajo (Figura 1).

Figura 1.- El Dr. Minard Hall y la Msc. Patricia Mothes del IG-EPN hablan con las autoridades de la Zona 2 y representantes del SNGRE.

Los técnicos explicaron que, de acuerdo con los datos de monitoreo registrados por parte del IG-EPN, este volcán ha experimentado una leve reactivación en las últimas semanas, resultando en ligeras emisiones de ceniza y un incremento en las emisiones continuas de gases magmáticos y vapor de agua. Esta actividad incluye columnas de emisión que superan los 1000 metros de altura sobre el nivel del cráter. Sin embargo, hasta el momento las tasas de sismicidad y deformación de los flancos tienden a mantenerse bajas como ha sido plasmado en el informe especial 2022 N°2: https://www.igepn.edu.ec/servicios/noticias/1983-informe-volcanico-especial-cotopaxi-n-2022-002.

El flanco Oriental del volcán Cotopaxi comprende principalmente los drenajes de los ríos Tambo y Tamboyaku; se sabe que, en algunas de las erupciones históricas, lahares primarios bajaron por estos drenajes atravesando la Caldera de Chalupas para conectarse con el Rio Valle Vicioso. Durante su trayecto, el lahar cruza regiones inhóspitas y prácticamente deshabitadas, transitando una ruta de más de 120 km aguas abajo, para finalmente desembocar en la cuenca oriente, causando afectación en las riberas de los ríos Jatunyaku y Napo.

Figura 2.- Técnicos del IG-EPN y la SNGRE, realizan trabajos de campo en las zonas aledañas a la ciudad de Tena.

Los técnicos del IG-EPN han trabajado en el mapeo y estudio de los depósitos más recientes del Cotopaxi en la Zona Oriental. Los resultados de estos estudios se ven reflejados en el artículo de Sierra et al. 2019 (https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0895981118300695); y el Mapa de Peligros de Vásconez et al. 2016 (https://www.igepn.edu.ec/mapas/amenaza-volcanica/mapa-volcan-cotopaxi.html).

Durante la reunión técnica en Tena (Figura 2), se enfatizó que, dadas las largas distancias grandes entre las comunidades, hay que diseñar un sistema de comunicación para alertar a las poblaciones mayormente rurales sobre un posible descenso de lahares. Pero quizá la principal ventaja que exime las riberas de los ríos Napo y Jatunyaku, es que el tiempo de llegada de un lahar de proporciones importantes se estima en al menos 3 horas, después de la ocurrencia de una erupción.

El IG-EPN se mantiene pendiente de la actividad del volcán Cotopaxi e informará oportunamente en caso de detectarse algún cambio importante. Al momento de la emisión de este reporte, la actividad del Cotopaxi se cataloga como Superficial Baja Ascendente e Interna Baja Ascendente.

P. Mothes, M. Hall, D. Sierra
Corrector de Estilo: G. Pino
Instituto Geofísico
Escuela Politécnica Nacional

Gracias a la coordinación interinstitucional entre la Presidencia de la República del Ecuador, Ministerio de Defensa, Servicio Nacional de Gestión de Riesgos y Emergencias, Gobernación de Cotopaxi y la Fuerza Aérea Ecuatoriana, el personal técnico del Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional (IG-EPN) pudo efectuar un sobrevuelo de monitoreo al volcán Cotopaxi el 28 de noviembre de 2022.

Figura 1. (Der.) Ruta del sobrevuelo efectuado al volcán Cotopaxi el día 28 de noviembre de 2022 (Base topográfica: Google Earth). (Izq.) Tripulación del sobrevuelo y personal del IG-EPN, el 28 de noviembre de 2022 (Foto: FAE).

La misión consistió en dar varias vueltas al cráter del volcán para realizar mediciones mediante imágenes térmicas, imágenes con cámara de espectro visual y mediciones de razones de especies gaseosas. Durante el vuelo, que duró poco más de una hora, se siguió la ruta mostrada en la figura 1, con una altura máxima 7400 m sobre el nivel del mar.
Mientras se realizó el sobrevuelo, la parte superior del volcán Cotopaxi se mostraba despejada con una columna de emisión principalmente de gas con bajo contenido de ceniza, que alcanzaba 500 metros sobre la cumbre (figura. 2). De igual manera, se pudo apreciar una amplia cobertura de nieve en el edificio volcánico.

Figura 2. Columna de emisión de gas (coloración azulada), dispersándose en dirección noroeste, con una altura media de 500 m sobre el nivel del cráter. Vista desde el flanco noroeste del volcán. Nótese la pared de “Yanasacha”, localizada justo bajo la cumbre norte (Foto: J. Barros/ IG EPN).

Las imágenes térmicas obtenidas no muestran variación en la temperatura de los campos fumarólicos, ni en las paredes internas del conducto en el cráter del volcán. Sin embargo, no se obtuvieron imágenes claras del fondo del cráter dada la alta cantidad de gases que se encuentran en emisión, lo cual limita las capacidades de la cámara térmica. Las temperaturas máximas aparentes obtenidas no superan los 40 °C (figura. 3).

Figura 3. Fotografía del cráter del volcán e imagen térmica correspondiente tomada desde el suroccidente. La imagen térmica muestra temperaturas que no superan los 40 °C (zonas en color amarillo) (Imágenes: M. Almeida, S. Vallejo/ IGEPN).

El equipo MultiGAS es capaz de medir las concentraciones de 4 diferentes tipos de especies gaseosas, todas ellas magmáticas (Agua: H2O, Dióxido de carbono: CO2, Dióxido de azufre: SO2 y Ácido sulfhídrico: H2S). Se realizaron 3 cortes a la pluma de gas, un ejemplo de uno de ellos se puede ver en la figura 4. En cada una de estas transectas fue posible medir la totalidad de las especies gaseosas, con líneas de vuelo entre los 6900 y 6500 msnm. Las razones gaseosas siguen mostrando un origen magmático en la proveniencia de los gases y su interpretación será tratada más a detalle en la emisión del próximo informe especial.

Figura 4. (Der.) Vista del flanco suroriental del volcán desde los 6500 msnm. En el recuadro se puede observar el pico generado por los gases presentes en la pluma durante la transecta. (Izq.) Personal del IG-EPN dentro del avión Twin Otter, realizando actividades de medición de gases y termografía (Fotos: M. Almeida, D. Sierra /IG EPN).

Al momento de la emisión de este informe, la actividad del volcán sigue siendo catalogada como: Superficial Moderada con tendencia ascendente e Interna Moderada con tendencia ascendente. Se recomienda recibir la información únicamente de fuentes oficiales. El Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional informará oportunamente en caso de registraste algún cambio en la actividad.

M. Almeida, D. Sierra, M. Ruiz
Corrector de Estilo: G. Pino
Instituto Geofísico
Escuela Politécnica Nacional

Antecedentes

La noche del 21 de octubre de 2022 se registró una señal de tremor de baja frecuencia asociada a una emisión de gases y ceniza que produjo una ligera caída de material volcánico en el flanco norte del volcán Cotopaxi, incluyendo el Refugio José Rivas.

Desde entonces, las emisiones de vapor y gases han sido casi continuas y visibles claramente, con columnas que han alcanzado hasta 2 km sobre el nivel del cráter.

Los parámetros vigilados por el IG-EPN muestran una actividad ligeramente superior al nivel referencial establecido desde el fin del período eruptivo del Cotopaxi en noviembre 2015. Las observaciones de los parámetros de monitoreo hasta el día 22 de noviembre de 2022 han sido recopiladas en el Informe Volcánico Especial – Cotopaxi– 2022- N° 002. En este informe se concluyó que “el análisis conjunto de los diferentes datos de vigilancia muestra que la actividad actual del Cotopaxi está provocada por la presencia de magma en el conducto volcánico”.

Desarrollo

El día viernes 25 de noviembre de 2022, desde las 18h48 TL, las estaciones sísmicas del volcán Cotopaxi registraron una señal de tremor asociado a una emisión de gases, con dirección NNW, la cual fue visible a través de imágenes satelitales GOES-16. El IG-EPN reportó esta actividad a través del IG al instante VOLCÁN COTOPAXI No. 2022-010.

Figura 1.- RSAM de las estaciones del Volcán Cotopaxi en las frecuencias 2-8Hz. Correspondientes a la emisión de ceniza registrada en la madrugada del sábado 26 de noviembre de 2022. El RSAM es una medida de la amplitud de la señal sísmica.

Más tarde en la madrugada del día de hoy, 26 de noviembre, desde aproximadamente las 03h10 TL se registró un nuevo episodio de tremor asociado a la emisión de gases y ceniza. Si bien en un principio la nube de ceniza no se extendía muy lejos de las inmediaciones del volcán, posteriormente la emisión fue mucho más duradera que los pulsos anteriores, extendiéndose por varias horas (Figura 1). Favorecida por los vientos dirigidos hacia el NNW, la ceniza viajó más de 85 km desde la fuente (Figura 2 y 3) por lo que se tuvieron reportes de caída de ceniza en los sectores de: El Pedregal, Tambillo, Guamaní, Amaguaña, Chillogallo, Quitumbe, Solanda, Lloa, Conocoto, Mercado Mayorista, Villaflora y Rumipamba.

Figura 2.- Emisión de ceniza del Volcán Cotopaxi en Dirección NNW. Cámara de la Merced 05h53TL.

Figura 3.- Imagen Satelital GOES-16 mostrando la dirección de la pluma de ceniza al NNW, se puede ver como se ha desplazado sobre la ciudad de Quito, así cubriendo una distancia de 85 km.

Al momento de emisión de este informe la actividad superficial del volcán Cotopaxi ha disminuido, pero continúa, sin embargo, la actividad sísmica interna, marcada por el tremor sísmico de tamaño moderado, se mantuvo hasta las 10:50 TL, para descender a niveles de base. Debemos recalcar que esta actividad se enmarca dentro de los escenarios eruptivos emitidos en el informe previamente emitido y es catalogada como: Interna Moderada Tendencia Ascendente y Superficial Moderada Tendencia Ascendente.

El IG-EPN se mantiene vigilando el evento eruptivo leve e informará oportunamente en caso de detectar cambios en la actividad volcánica. Se recomienda tomar las medidas pertinentes y recibir la información de fuentes oficiales.

Recomendaciones en caso de caídas de ceniza

La ceniza puede resultar peligrosa para la salud. Puede irritar la piel y sobre todo causar problemas oculares y respiratorios. Los niños, personas con problemas respiratorios y ancianos son especialmente vulnerables.

Lo más importante en caso de caídas de ceniza es no salir al exterior a menos que sea estrictamente necesario, debemos permanecer en casa y cerrar bien puertas y ventanas. Si vamos a salir es necesario usar pantalón largo, guantes, calzado cerrado, ropa de manga larga y gorra o sombrero pues la ceniza puede causar irritación en la piel y el cuero cabelludo. Es fundamental proteger nuestras vías respiratorias con una mascarilla o en su defecto un pañuelo húmedo. Es también de vital importancia utilizar protectores oculares que tengan un buen selle hermético, se sugiere gafas de seguridad industrial o lentes para natación.

D. Sierra, D. Pacheco, P. Samaniego, P. Mothes, M. Ruiz, S. Hidalgo
Instituto Geofísico
Escuela Politécnica Nacional

Gracias a las autorizaciones del Ministerio de Ambiente, Agua y Transición Ecológica (MAATE) y de la Dirección General de Aviación Civil (DGAC), y al apoyo del Parque Nacional Cotopaxi, personal del Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional (IG-EPN) realizó vigilancia volcánica con drones (Fig. 1) en el Cotopaxi en los días 08, 18, 22 y 24 de noviembre de 2022.

Figura 1.- Cráter del volcán Cotopaxi con emisión de gases, 18 de noviembre de 2022 (foto: B. Bernard – IGEPN).

En estas ocasiones se utilizaron dos drones (DJI Mavic 3 y DJI Matrice 210 con cámara dual Zenmuse XT2) para la toma de fotos y videos en rango visual e infrarrojo (Fig. 2). Las condiciones meteorológicas del 08 de noviembre, en particular los fuertes vientos y la abundante nubosidad, limitaron el número de vuelos y de imágenes adquiridas. Las condiciones meteorológicas más favorables de los días 18, 22 y 24 de noviembre permitieron realizar más vuelos y adquirir más imágenes visuales y térmicas. Los drones despegaron desde el parqueadero de refugio José Ribas y alcanzaron el cráter del volcán Cotopaxi.

Figura 2.- Drone DJI Matrice 210 con cámara Zenmuse XT2 para la toma de imágenes visuales e infrarrojas (foto: A. Vásconez – IGEPN).

Entre el vuelo del 08 de noviembre y los vuelos del 18 y 22 de noviembre se notó una mayor presencia de nieve en el volcán, la cual cubrió el depósito de ceniza asociado al pulso de actividad del 21 de octubre 2022 (Informe Volcánico Especial – Cotopaxi – 2022 – N°001). También se observó una mayor emisión de gases en los días 18 y 22 de noviembre comparado con el 08 de noviembre (Fig. 3).

Figura 3.- Cumbre del volcán Cotopaxi con ceniza (08/11/2022) y nieve (22/11/2022) (fotos: B. Bernard – IGEPN).

El 24 de noviembre se pudo comprobar la presencia de ceniza en los flancos oriental y nororiental del Cotopaxi, la cual está asociada a los pulsos de tremor de emisión ocurridos en la tarde del 23 de noviembre (IGalinstante Volcán Cotopaxi – 2022 – N°008). Adicionalmente el 24 de noviembre se logró realizar una ortofotografía y un modelo digital de terreno de la zona de la cumbre para futuras referencias (Video).

Entre el 18 y el 22 de noviembre no se detectaron cambios significativos en la temperatura de la zona de Yanasacha, la cual mantiene una temperatura máxima aparente entre 10 y 20 °C (Fig. 4). El 24 de noviembre se constataron temperaturas normales en los diferentes campos fumarólicos (oriental, occidental, cráter).

Figura 4.- Temperaturas máximas aparentes medidas en la zona de Yanasacha (imágenes: B. Bernard – IGEPN).

AGRADECIMIENTO: El Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional extiende un profundo agradecimiento al Ministerio del Ambiente, Agua y Transición Ecológica y a la Dirección General de Aviación Civil para autorizar el vuelo de drones en la zona del volcán Cotopaxi. Adicionalmente, agradecemos al Parque Nacional Cotopaxi y a sus guardaparques que apoyaron al personal del IG-EPN para realizar esta tarea.

B. Bernard, A. Vásconez, M. Córdova, E. Telenchana
Instituto Geofísico
Escuela Politécnica Nacional

Actualización de la actividad interna y superficial del volcán Cotopaxi

Emisión de gases del volcán Cotopaxi. Fotografía tomada desde el suroriente del volcán durante el sobrevuelo realizado el 20 de noviembre de 2022 (Foto: M. Almeida).

Resumen

La noche del 21 de octubre se registró una señal de tremor de baja frecuencia asociada a una emisión de gases y ceniza que produjo una caída moderada de este material en el flanco norte del volcán, incluido el Refugio José Rivas. Desde entonces, la emisión de gases ha sido casi continua y visible claramente, con columnas que han alcanzado hasta 2 km sobre el nivel del cráter. Los parámetros vigilados por el IG-EPN muestran que el Cotopaxi aún permanece con una actividad interna baja, marcada por una sismicidad ligeramente superior al nivel referencial desde 2015. Las estaciones cGPS presentan una posible deformación, cuya magnitud en algunas estaciones apenas sobrepasa los niveles de ruido atmosférico. En cuanto a los gases volcánicos, los valores permanecen por sobre el nivel referencial posterior a la erupción de 2015 y tienen un origen magmático. Las medidas de temperatura del cráter muestran valores similares a los posteriores a 2015.

La incertidumbre con respecto a la evolución de esta actividad es muy grande debido a la falta de señales premonitoras claras para eventos similares al ocurrido el 21 de octubre. En este sentido es importante mantener activo el sistema de vigilancia y continuar con las tareas de prevención y mitigación relacionadas con los escenarios eruptivos del volcán Cotopaxi. El IG-EPN se mantiene atento a cambios en las condiciones presentadas por el volcán para dar, en lo posible, información oportuna a las autoridades y la población en general.

Anexo técnico-científico

Análisis de Sismicidad
Las tasas actuales de sismicidad del volcán Cotopaxi se han caracterizado en función de las tendencias presentes en los últimos dos años y de las observadas en el mes posterior a la emisión de ceniza del 21 de octubre. Para esto, extraemos los eventos con magnitudes > 1 localizados por nuestra red entre diciembre de 2020 y la fecha actual (Figura 1A). Se observa que, en términos de localización, la mayor parte de la sismicidad se produce directamente bajo la cumbre del volcán. Sin embargo, también hay un grupo de sismos caracterizado como probables réplicas del sismo de Machachi del 27 de octubre de 2020 (06h59 T.L). Este grupo de sismos se localiza en el área entre los volcanes Pasochoa, Rumiñahui y Sincholahua, y mostró un aumento en las tasas en octubre de 2021.

En la Figura 1B y 1C, vemos que las tasas de sismicidad a largo plazo están alrededor de 1 evento por día, al promediar en una ventana de 30 días. En los meses anteriores a la emisión de octubre, la tasa mostró un aumento gradual hasta llegar a alrededor de 1,5 eventos por día. Sin embargo, en el tiempo transcurrido desde que se produjo la emisión de ceniza, los índices han vuelto a descender hasta 1.

Figura 1: A) Mapa de sismicidad (M>1.0) cerca al volcán Cotopaxi entre el 01-dic.-2020 hasta la fecha. El tamaño y color de cada punto corresponde a la magnitud y tiempo del evento. El recuadro verde corresponde a una secuencia de réplicas de un sismo principal ocurrido el 27 de octubre de 2020 en Machachi. El recuadro negro corresponde a una secuencia de VTs distales (VTd) que ocurrió en agosto de 2022. B) Media móvil de 30 días de la sismicidad representada en la Figura 1A. La flecha verde etiquetada como "Rep." corresponde a las réplicas en la caja verde en 1A. La flecha negra denominada "VTd" corresponde al recuadro negro de 1A. La línea gris discontinua vertical es el momento aproximado de la emisión de ceniza del 21 de octubre de 2022. C). Una vista ampliada de la serie temporal desde julio de 2022 hasta la fecha. La flecha negra y la línea gris vertical son las mismas de 1B.

Deformación
Para el análisis de deformación, se realizó el procesamiento de estaciones cGPS que están ubicadas en los flancos del volcán, de inclinómetros y de imágenes satelitales procesadas con el método InSAR.

En el procesamiento InSAR de imágenes Sentinel (Figura 2) no se evidencia ningún patrón de inflación en los flancos del volcán. Se observa en color azul patrones de subsidencia mayormente en los flancos occidentales.

Figura 2: Imagen InSAR de la zona del volcán Cotopaxi, Satélite Sentinel-1 de órbita descendente, actualizado hasta noviembre de 2022. La barra del lado derecho muestra que las zonas azules están asociadas con “deflación” en el flanco occidental del cono. La velocidad del cambio en los flancos ha sido negativa.

En la Figura 3 se ha comparado las posiciones diarias entre las estaciones de cGPS VC1G (flanco nororiental) y MORU (flanco suroccidental). Entre los meses de agosto y noviembre, se observa un pequeño desplazamiento entre las estaciones (periodo resaltado en color rojo), el cual coincide con el aumento de la actividad superficial. El aparente desplazamiento tendría una magnitud menor a los 5 milímetros encontrándose levemente por encima de los niveles de ruido atmosférico que caracterizan a esta técnica. Sin embargo, de momento no es posible afirmar de manera enfática que la señal observada corresponda a una deformación del edificio volcánico causada por la actividad que actualmente mantiene el volcán.

Figura 3.- Gráfico de las posiciones relativas diarias entre dos estaciones cGPS del volcán Cotopaxi. El periodo resaltado en color amarillo corresponde a la inflación observada durante la actividad en el año 2015, mientras que el periodo resaltado en rojo corresponde a una posible anomalía y que coincide con el incremento de la actividad superficial durante las últimas semanas.

El inclinómetro del Refugio continúa presentando hasta la actualidad únicamente el patrón cíclico que responde a las variaciones anuales del clima (Figura 4).

Figura 4.- Serie temporal del inclínómetro instalado en las cercanías del Refugio del Volcán Cotopaxi.

Columnas de emisión de gases
Durante las últimas semanas, las columnas de emisión de gas del volcán Cotopaxi han alcanzado alturas de hasta 2 km sobre el nivel del cráter (snc). Este incremento ha sido relevante dado que desde el año 2021, la altura de las columnas tenía un valor promedio
0.2 km (200 m) snc, y eventualmente alcanzaba los 0.8 km snc (Fig. 5).

Figura 5. Figura de la evolución temporal de las alturas de las columnas de emisión de gas en el volcán Cotopaxi desde enero de 2022 hasta el presente. Note el incremento en las alturas de las columnas de emisión desde octubre de 2022. (Elaborado por: FJ. Vásconez).

Este cambio se ha observado desde el 17 de octubre 2022, siendo el valor máximo registrado, de 2km, el 19 de noviembre. Estas observaciones se las realizan gracias a las cámaras de vigilancia visual instaladas en los volcanes Sincholagua (al nororiente) y Rumiñahui (al noroccidente) del volcán Cotopaxi (Fig. 6). Las columnas de altura mayor a 1.8 km han sido reportadas a través de informativos IG Al Instante.

Figura 6. Izquierda: Fotografía e ilustración de la altura de la columna de emisión del 18 de noviembre, observada en la cámara del volcán Sincholagua, ubicada al nororiente del volcán Cotopaxi. Derecha: Fotografía e ilustración de la altura de la columna observada el 19 de noviembre a través de la cámara de vigilancia del volcán Rumiñahui, ubicada al noroccidente del volcán Cotopaxi.

Estas alturas elevadas y la persistencia de la emisión no han sido observadas desde el final del periodo eruptivo del volcán en 2015.

Desgasificación y medidas de dióxido de azufre (SO₂)
Tras el episodio del 21 de octubre, el volcán Cotopaxi continúa con la emanación de gases volcánicos (por ejemplo, SO₂: dióxido de azufre, CO₂: dióxido de carbono H₂S: ácido sulfhídrico) y vapor de agua.

La red de estaciones permanentes DOAS del IGEPN es capaz de medir los flujos de SO₂. Desde fines de octubre los valores de flujo y el número de medidas válidas se han incrementado mostrando, por un lado, una mayor concentración de SO₂ emitido por el volcán y además una emisión más continua en el tiempo (Fig. 7).

Figura 7. Superior: Masa de dióxido de azufre (SO₂) observada a partir de la integral de las 4 estaciones del volcán Cotopaxi (Refugio Norte, Refugio Sur, Cami y San Joaquín) entre enero y noviembre de 2022. Inferior: Número de medidas válidas detectadas por la red DOAS entre enero y noviembre de 2022. Note el incremento en la tendencia de las medias móviles por estación a partir de mediados de octubre de 2022 (Elaborado por: J. Battaglia CNRS-LMV-UCA / M. Almeida IGEPN).

Adicionalmente, durante el mes de noviembre el sensor TROPOMI del satélite Sentinel- 5SP ha detectado estas emisiones del gas en la atmósfera, con anomalías puntuales sobre el volcán, incluso más grandes que las anomalías observadas en el volcán El Reventador que está en actividad continua desde 2002 (Fig. 8).

Figura 8. Masa de SO2 presente en la atmósfera sobre el volcán Cotopaxi. Los datos son obtenidos en un intervalo de tiempo de 24 horas, por ende, no constituyen un parámetro obtenido a tiempo real. Para el contexto de la presente figura se tomó en cuenta un intervalo de tiempo desde el 01 al 21 de noviembre de 2022 (Base Google Engine Code Editor, Script: C. Laverde-SGC. Elaborado por: M. Almeida).

Debido a la tendencia ascendente de la actividad superficial del volcán Cotopaxi, éste ha sido incluido en el sistema de vigilancia volcánica multiparamétrica MOUNTS (http://mounts-project.com/timeseries/352050). Esta plataforma utiliza los datos proporcionados por los satélites para realizar estimaciones cuantitativas de la masa de SO₂ presente en la atmósfera. Para el caso de Cotopaxi, estos datos llegan de forma diaria y son compilados en un gráfico para analizar su evolución. En la figura 9 se puede observar la tendencia ascendente reportada por los sistemas satelitales entre octubre y noviembre de 2022.

Figura 9. Masa de SO₂ registrada por el portal MOUNTS. (Base: Mounts, Elaborado por: FJ. Vásconez). PBL=Planetary boundary layer. Mov. Avg= media móvil.

Finalmente, durante el último sobrevuelo llevado a cabo el 20 de noviembre, se utilizó dos equipos multigas (IG-EPN y USGS-VDAP) en paralelo. El equipo multiGAS permitió medir las concentraciones de CO₂, SO₂ y H₂S en la pluma de gas volcánico y las razones CO₂/SO₂ y SO₂/H₂S (Fig. 10). Como resultado, las razones obtenidas de SO2/H2S están alrededor de 5, mientras que las de CO₂/SO₂ están alrededor de 1.5. Estos valores siguen mostrando que hay un origen magmático superficial para el gas emitido por el volcán Cotopaxi. La emisión de vapor de agua y otros gases volcánicos como el CO₂, SO₂ y H₂S, se visualiza continuamente en los últimos días indicando un incremento con respecto a lo observado en los meses pasados.

Figura 10. Fotografía de la columna de gas medida durante el sobrevuelo del 20 de noviembre, en el recuadro se puede observar los picos de los gases volcánicos (CO₂, SO₂) detectados cada vez que la aeronave atraviesa la pluma (Foto: S. Hidalgo – IG EPN).

Vigilancia Térmica
Mediante el sobrevuelo de vigilancia térmica del 20 de noviembre, se constató que los campos fumarólicos mantienen valores de temperaturas máximas aparentes (TMA) similares a los de años anteriores (post 2015) y al sobrevuelo del 27 de octubre 2022. Estos corresponden a Yanasacha, Fumarolas Flanco Este, Fumarolas Flanco Sur, Fumarolas Flanco Oeste con valores de 12, 22, 37 y 10°C respectivamente (Fig. 11). En algunos sectores se pudo observar fumarolas activas de baja intensidad. Adicionalmente, se pudo constatar que las paredes interiores inmediatas del cráter presentan campos fumarólicos continuos con valores que varían entre 10 y 22°C (Fig. 11). Por otro lado, debido a la fuerte emisión de gases no ha sido posible estimar con confiabilidad los valores de temperatura de la base del cráter en ninguno de los dos recientes sobrevuelos (Fig. 12). Respecto a la morfología, entre la emisión de gases se ha podido evidenciar una morfología regular horizontal, lo que podría representar la base del cráter, la cual ya fue observada en marzo del 2018. Las temperaturas máximas aparentes registradas para esta zona alcanzan los 98°C, sin embargo, son valores subestimados debido a la abundante presencia de gases.

Figura 11. Imágenes térmicas del 20 de noviembre 2022 de los campos fumarólicos del volcán Cotopaxi presentes al exterior e interior del borde del cráter.

Figura 12. Imágenes térmicas del cráter del volcán Cotopaxi para el 27 de octubre y 20 de noviembre del 2022, indicando entre la emisión de gases las paredes del conducto y la base del cráter.

Interpretación de datos
Luego del pequeño episodio eruptivo del 21 de octubre (VEI inferior a 1), el análisis conjunto de los diferentes datos de vigilancia muestra que la actividad actual del Cotopaxi está provocada por la presencia de magma en el conducto volcánico. Sin embargo, desde 2015 y hasta la actualidad no hay evidencia de un nuevo ingreso de magma hacia el sistema. A pesar de que los eventos de este último mes definen una tendencia ascendente para la actividad superficial del Cotopaxi, su actividad interna no muestra un cambio significativo. La sismicidad sigue estando dominada por pequeños sismos de tipo LP y por ahora no hay deformación detectable en los flancos del volcán. Los gases medidos indican la desgasificación de un magma superficial que no ha recibido un aporte de magma nuevo rico en gases. En este sentido es importante mantener la vigilancia de todos estos parámetros con el fin de identificar oportunamente el acenso de nuevo magma que podría generar una mayor actividad superficial, incluyendo explosiones y emisiones de ceniza.

Escenarios eruptivos
En base a los parámetros de vigilancia volcánica se propone dos escenarios principales, en orden de probabilidad:

1. La emisión de ceniza del 21 de octubre de 2022 correspondería a un evento aislado, similar a otros menores durante estos últimos 7 años, por ejemplo, el del 27/11/2021. Este tipo de eventos puede repetirse en el corto y mediano plazo (días a semanas), sin mostrar signos precursores. En este escenario no se esperaría actividad superficial mayor a corto plazo.
2. La emisión de ceniza del 21 de octubre de 2022 correspondería al inicio de un periodo eruptivo, relativamente equivalente a la actividad del 14/08/2015, aunque al momento no existen evidencias que sugieran esta evolución. Además, la incertidumbre es demasiado alta para estimar el tamaño de este posible periodo eruptivo, así como la velocidad de los cambios que el volcán podría experimentar. Es importante destacar que la presencia del magma en el conducto y la desgasificación indican un sistema abierto. Bajo estas condiciones los signos premonitores de eventos eruptivos son muy sutiles e incluso inexistentes, limitando la anticipación o pronóstico de eventos mayores.

Estos escenarios podrán ser cambiados de acuerdo a la evolución de los parámetros que se vigila en el volcán.

El IG-EPN se mantiene pendiente de lo que pasa en el volcán, basado en la experiencia de las erupciones pasadas (Pichincha, Tungurahua, Cotopaxi) y presentes (Reventador, Sangay).

Agradecimientos
El Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional agradece a todas las instituciones que colaboraron para la realización de este sobrevuelo: Presidencia de la República del Ecuador, Ministerio de Defensa, Servicio Nacional de Gestión de Riesgos y Emergencias, Fuerza Aérea Ecuatoriana, Gobernación de Cotopaxi. Y la cooperación permanente del USGS (Servicio Geológico de Estados Unidos), Programa de Asistencia para Desastres Volcánicos (VDAP), el Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), la Universidad Clermont-Auvergne (UCA), el Laboratorio Magmas y Volcanes (LMV) y el Instituto de Investigación para el Desarrollo (IRD).

Elaborado por: M. Almeida Vaca, S. Hidalgo, FJ. Vásconez, S. Vallejo Vargas, S. Hernández, M. Yepez, D. Andrade.
Instituto Geofísico
Escuela Politécnica Nacional

Incremento en la actividad superficial e interna del volcán Cotopaxi

Resumen
El día 21 de octubre a las 19h44, las estaciones sísmicas en los flancos del Cotopaxi empezaron a registrar una señal sísmica de tipo tremor de baja frecuencia de larga duración y pequeña amplitud. Esta señal, se mantuvo hasta las 00h40 del sábado 22 de octubre y fue acompañada por la emisión de gases y ceniza, produciendo una caída moderada de este material en el Refugio José Rivas. La columna volcánica fue detectada por el Centro de Avisos de Cenizas Volcánicas de Washington (W-VAAC), indicando una dirección de la nube de ceniza hacia el nororiente. Desde este evento se ha observado una emisión continua de gases desde el cráter del volcán alcanzando una altura variable entre 200 y 1000 m sobre el nivel del mismo.

Esta reactivación volcánica no ha presentado señales premonitoras de mediano plazo. Al momento, los parámetros de vigilancia analizados (sismicidad, gases y ceniza) indican un aporte magmático para esta reactivación. Si bien la actividad superficial del 21 de octubre es la mayor registrada en los últimos siete años, es muy pequeña en comparación con lo observado entre agosto y noviembre de 2015.

La incertidumbre con respecto a la evolución de esta actividad es muy grande debido a la falta de señales premonitoras claras de estos eventos. En este sentido es importante mantener activo el sistema de vigilancia y continuar con las tareas de prevención y mitigación relacionadas con los escenarios eruptivos del volcán Cotopaxi. El IGEPN se mantiene atento a cambios en las condiciones presentadas por el volcán para dar, en lo posible, información oportuna a las autoridades y la población en general.

Emisión de gases del volcán Cotopaxi tomada durante el sobrevuelo provisto por las Fuerzas Armadas, el 27 de octubre de 2022 (Foto: S. Hidalgo).

Anexo técnico-científico
Registro Sísmico
El viernes 21 de octubre, aproximadamente a las 19h44 hora local, se registró un episodio de tremor volcánico en la red local de vigilancia sísmica, especialmente en la estación sísmica BREF, situada 2.4 km al norte de la cumbre del volcán. La secuencia se inicia a las 19h44 con un evento de alta frecuencia de magnitud 0.7 (Fig. 1, flecha negra). Minutos más tarde, comienza el episodio de tremor volcánico. La fase más intensa del tremor duró aproximadamente 4 horas.

La amplitud del tremor se caracteriza como pequeña. Como comparación, el tremor del 21 de octubre 2022 apenas sobrepasó la mitad de las amplitudes de los episodios de tremor que se registraron durante el proceso eruptivo de 2015. Además, el tremor del 21 de octubre constituyó un solo pulso de 4 horas, mientras que en 2015 esos episodios duraron varios días. Esto significa que el tremor del 21 de octubre fue energéticamente pequeño comparado con otros episodios del pasado.

Figura 1. Traza sísmica de la estación BREF, ubicada cerca al Refugio José Ribas en el flanco norte del volcán Cotopaxi. Cada línea corresponde a una hora de datos en tiempo local. A partir de las 19h44 (flecha negra), se nota un evento que parece dar inicio al episodio de tremor. Los datos están filtrados entre 0.5-16 Hz para resaltar el episodio de tremor volcánico de esa noche.

En los días y semanas anteriores, la sismicidad diaria no mostró anomalías ni cambios relevantes fuera del nivel de base establecido posterior a la erupción del 2015.

Deformación
Para el análisis de deformación, se realizó el procesamiento de estaciones GPS que están ubicadas en los flancos del volcán, de inclinómetros y de imágenes satelitales procesados con el método InSAR. En ninguna de estas técnicas se observa evidencia de deformación en el edificio volcánico.

En el procesamiento InSAR de las imágenes TerraSAR-X no se observa ninguna evidencia de inflación en las semanas precedentes al evento del 21 de octubre (Fig. 2).

Figura 2: Imagen InSAR de Cotopaxi, Satélite TerraSAR-X (20201106-20220930), track descendente. La barra del lado derecho muestra que las zonas azules están asociadas con “deflación” en el flanco occidental del cono. La velocidad del cambio en los flancos ha sido negativa.

El procesamiento de los GPS continuos tampoco muestra evidencia de deformación desde el año 2016, manteniéndose una tendencia horizontal. Esto se muestra en la Figura 3 para la estación ubicada en el flanco oriental del volcán.

Figura 3.- Gráfico del registro de la componente E-W de una estación GPS en el flanco oriental del Cotopaxi.

El inclinómetro del Refugio presenta en la actualidad únicamente el patrón cíclico que responde a las variaciones anuales del clima. Para el mes de octubre en los últimos años, se observa que el valor relativo de inclinación en promedio alcanza los 75 urad, con un valor máximo de 80 urad (Fig. 4).

Figura 4.- Serie temporal del inclínómetro instalado en las cercanías del Refugio del Volcán Cotopaxi.

Nubes y caídas de cenizas
El Centro de Avisos de Cenizas Volcánicas de Washington (W-VAAC por sus siglas en inglés) reportó una difusa nube de ceniza visible en el satélite GOES-16 dirigida hacia el nororiente (Fig. 5) a las 22h00 tiempo local el 21 de octubre (03h00 UTC el 22/10) con una altura estimada entre 1.7 y 2.3 km sobre el nivel del cráter del Cotopaxi (7.6-8.2 km sobre el nivel del mar). Desde el final de la erupción de 2015, la W-VAAC ha reportado cuatro nubes adicionales (04/07/2016; 23/01/2017; 15/07/2018; 10/01/2020), sin embargo, no hubo actividad sísmica ni depósito de ceniza asociado a estos eventos.

Figura 5. Aviso de nube de ceniza de las 03h00 UTC del 22/10/2022 (fuente: W-VAAC).

La caída de ceniza fue reportada desde el refugio norte del volcán por un grupo de andinistas de la Asociación Ecuatoriana de Guías de Montaña (ASEGUIM). El 22 de octubre un grupo de técnicos del IG-EPN realizó una visita de campo al refugio y tomo una muestra sobre el techo del refugio (Fig. 6A). Adicionalmente, Cristian Rivera, guía de ASEGUIM, también muestreó la caída de ceniza sobre su vehículo parqueado durante la caída de ceniza en el parqueadero del refugio (Fig. 6B). Finalmente, técnicos del IG-EPN recuperaron una muestra adicional el día 25 de octubre, gracias a la acumulación de este material sobre el panel solar de una estación del INAMHI ubicada en el flanco del volcán (Fig. 6C). Cabe recalcar que los andinistas que suben al Cotopaxi han reportado depósitos de ceniza en ocasiones anteriores, más recientemente el 27/11/2021. Sin embargo, la caída de ceniza del 21/10/2022 se destaca como la más intensa.

Figura 6. Fotos de los depósitos asociados a la caída de ceniza del 21/10/2022. A: Refugio del Cotopaxi (foto: Benjamin Bernard, IG-EPN); B: Carro cubierto de ceniza (foto: Cristian Rivera, ASEGUIM); C: panel solar de una estación del INAMHI (foto: Marco Solís, IG-EPN).

Las muestras fueron secadas y pesadas en el laboratorio del IG-EPN. Los resultados indican que la caída de ceniza fue moderada en el sector del refugio (Fig. 7A). La imagen del satélite Sentinel-2 en colores naturales muestra el depósito de ceniza en el flanco norte el 23 de octubre de 2022 (Fig. 7B). Depósitos de ceniza en el glaciar se han visto también previamente en las imágenes del satélite Sentinel-2 desde 2015 como el 27/11/2021. Sin embargo, es la primera vez desde la erupción de 2015 que la ceniza cubre un área tan extensa.

Figura 7. A) Mapa de ubicación y carga de los sitios de muestreo de la caída del 21/10/2022 (fondo: Google Earth); B) Imagen satélite Sentinel 2 (Bandas visible 4, 3, 2) de la caída de ceniza en el glaciar del Cotopaxi del 23/10/2022 (fuente: Sentinelhub Playground).

La muestra más pura (sin evidencia de removilización ni contaminación) correspondiente al refugio fue analizada en el laboratorio del IG-EPN con el fin de caracterizar sus componentes. El análisis de la distribución granulométrica (Fig. 8) realizado con tamizaje manual (entre 1000 y 63 µm) y difracción láser (entre 5000 y 0.03 µm) muestra que la ceniza es extremadamente fina (tamaño medio 55 µm) y bimodal (modo grueso a 152 µm y modo fino a 15 µm). Las cantidades de ceniza inhalable (PM100 = <100 µm, pueden ingresar al sistema respiratorio), torácica (PM10 = <10 µm; puede ingresar a los pulmones) y respirable (PM4 = <4 µm; puede ingresar en los alvéolos), indican que la ceniza tiene un potencial patológico moderado.

Figura 8. Distribución granulométrica de la muestra recolectada en el refugio del Cotopaxi el 22/10/2022 (tamizaje: Anaís Vásconez y Edwin Telenchana; difracción láser: Benjamin Bernard; síntesis y deconvolución: Benjamin Bernard; software deconvolución DECOLOG 6.0).

El análisis de los componentes de la ceniza realizado al microscopio binocular muestra que en la fracción de 125 a 180 µm, los componentes dominantes (78%) son fragmentos accidentales (rocas antiguas del conducto volcánico con diferentes grados de alteración; A1 a A3 en Fig. 9). Sin embargo, aproximadamente 22% de los componentes son fragmentos juveniles (partículas con vidrio volcánico sin evidencia de alteración (J1 a J3 en Fig. 9), lo cual indica la participación directa de magma en el proceso eruptivo. Tanto al nivel de tamaño de grano como al nivel de componentes, la ceniza emitida el 21/10/2022 es comparable a la ceniza emitida el 14/08/2015. Una diferencia observada en el campo es un menor olor a azufre para el depósito del 21/10/2022.

Figura 9. Componentes de la ceniza caída en el refugio del Cotopaxi el 21/10/2022 visto en microscopio binocular (fotos: Benjamin Bernard, IG-EPN). A1: fragmento accidental gris; A2: fragmento accidental hidrotermal con pirita; A3: fragmento accidental rojizo oxidado; J1: fragmento juvenil oscuro; J2: fragmento juvenil gris; J3: fragmento juvenil miel.

Anomalías térmicas satelitales
Hasta el momento los sistemas satelitales MIROVA y FIRMS no han detectado anomalías térmicas en el volcán Cotopaxi. En la imagen de infrarrojo de Sentinel-2 del 23/10/2022 se observa un pequeño punto caliente en el cráter debajo de una pequeña emisión de gas (Fig. 10). Este punto caliente ha sido observado de manera repetitiva desde 2015. Sin embargo, es la primera vez que se le observa desde el 12/11/2020.

Figura 10. Imagen satélite Sentinel 2 (Bandas visible 12, 11, 8) del punto caliente en el cráter del Cotopaxi del 23/10/2022 (fuente: Sentinelhub Playground).

Mediante el monitoreo térmico aéreo se pudo constatar que los campos fumarólicos loca-lizados al exterior del cráter se encuentran activos y presentan temperaturas similares a las de años anteriores (post 2015), con valores máximos de 40°C (Fig. 11). Por otro lado, el conducto presenta anomalías térmicas tanto en las paredes como en la base del mismo, de las cuales no se puede estimar la temperatura real debido a la gran cantidad de gases que son emitidos continuamente.

Figura 11. Imagen térmica-visual aérea del cráter del volcán Cotopaxi desde el noroccidente. Se observa las anomalías térmicas correspondientes a esta zona, en especial la emisión de gases y la pared del conducto.

Desgasificación y medidas de dióxido de azufre (SO2)
Luego de la fase eruptiva de 2015, el volcán Cotopaxi continuó con la emanación de gases volcánicos (por ejemplo, SO2: dióxido de azufre, CO2: dióxido de carbono H2S: ácido sulfhídrico) y vapor de agua. La red de DOAS del IGEPN es capaz de medir únicamente los flujos de SO2. En algunas ocasiones, estas emisiones (flujo máximo diario) se intensificaron debido a la influencia de la velocidad del viento en el cálculo del flujo y por lo tanto se observa un patrón de variación estacional con mayores valores en los meses de verano que presentan vientos de altas velocidades (Fig. 12). Estas mediciones son procesadas y evaluadas diariamente y son reportadas en los informes volcánicos correspondientes.

Figura 12. Flujo de dióxido de azufre (SO2) diario registrado en las 4 estaciones del volcán Cotopaxi (Refugio Norte, Refugio Sur, Cami y San Joaquín). Nótese los picos de flujo correlacionados con las épocas del año con mayor velocidad del viento (mayo – septiembre/año) (Elaborado por: M. Almeida).

Luego del reporte de caída de ceniza en la zona del Refugio José Rivas (21/Oct/2022) se realizaron travesías con un instrumento móvil DOAS (instrumento para medir flujo de SO2), que funciona bajo el mismo principio de las estaciones permanentes, pero que puede ser transportado en un auto siguiendo la columna de emisión. Previo al 21 de octubre de 2022, no era posible registrar valores de flujo utilizando este instrumento, sin embargo, luego de este episodio, la pluma pudo ser detectada en el tramo de la vía Panamericana E35, desde el sector Tiopullo, entrada occidental del Parque Nacional Cotopaxi (Caspi), hasta la zona de la Laguna de Limpiopungo (dentro del PNC); confirmando la presencia de este gas en cantidades considerables (> 1580 ton/d), cerca al volcán y un poco más disperso sobre la Panamericana, como se observa en la figura 13 .

Figura 13. Flujo de SO2 medido utilizando el instrumento Móvil DOAS el 22 de octubre de 2022 (Elaborado por: M. Almeida).

De igual forma, el satélite pudo detectar estas emisiones del gas en la atmósfera, con anomalías puntuales sobre el volcán. Sin embargo, en este método es difícil discriminar la fuente del gas, en particular en nuestro país, donde dos volcanes más lo emiten de manera diaria (Reventador y Sangay), y, por consiguiente, la anomalía fue más evidente entre los días 20 a 21 y 22 a 23 de octubre (Fig. 14). Desafortunadamente este método no funciona como un precursor, ya que sus datos son obtenidos con uno o dos días de diferencia desde su captura.

Figura 14. Masa de SO2 presente en la atmósfera sobre el volcán Cotopaxi (estrella amarilla). Los datos son obtenidos en un intervalo de tiempo de 24 horas, por ende, no constituyen un parámetro obtenido a tiempo real (Base Google Engine Code Editor, Script: C. Laverde-SGC. Elaborado por: M. Almeida).

Finalmente, durante los dos sobrevuelos llevados a cabo entre el 26 y 27 de octubre, se pudo utilizar un equipo multiGAS (equipo para medir concentración de gases). El equipo multiGAS permitió medir las concentraciones de CO2, SO2 y H2S en la pluma de gas volcánico (Fig. 15). Como resultado, las razones obtenidas de SO2/H2S están alrededor de 4, mientras que las de CO2/SO2 están entre 2 y 3, siendo ligeramente mayores a las obtenidas en 2015 durante la última erupción del volcán. Estos valores indican un aporte magmático para el gas emitido por el volcán Cotopaxi.

La emisión de vapor de agua y otros gases volcánicos como el CO2, SO2 y H2S, se visualiza continuamente en los últimos días indicando un incremento con respecto a lo observado en los meses pasados.

Figura 15. Fotografía de la columna de gas medida durante el sobrevuelo del 27 de octubre, en recuadro se pueden observar los picos de los gases volcánicos (CO2, SO2) detectados (Foto: M. Almeida – IG EPN).

Interpretación de datos

En base a la información disponible, se concluye que el volcán Cotopaxi presentó una actividad eruptiva muy pequeña con un índice de explosividad volcánica (VEI) inferior a 1. El análisis conjunto de los diferentes datos de vigilancia muestra que la actividad reciente del Cotopaxi está provocada por la presencia de magma en el conducto volcánico, el cual interactúa con el sistema hidrotermal del volcán. Sin embargo, hasta el momento no hay evidencia de un ingreso de un mayor volumen de magma hacia el sistema.

Los datos de monitoreo obtenidos desde el 21 hasta el 28 de octubre indican una diminución paulatina de la actividad superficial caracterizada mayormente por columnas de gases y vapor de agua alcanzando hasta 1000 m sobre el cráter. Al momento la actividad interna no muestra un cambio significativo. La sismicidad sigue dominada por pequeños sismos de tipo LP; no hay deformación detectable en los flancos y los gases magmáticos, si bien están presentes, se encuentran en niveles moderados. No hay evidencia todavía de un cambio significativo en el comportamiento del volcán Cotopaxi.

Escenarios eruptivos

En base a los parámetros de vigilancia volcánica se propone dos escenarios principales, en orden de probabilidad:

1) La emisión de ceniza del 21 de octubre de 2022 correspondería a un evento aislado, similar a otros menores durante estos últimos 7 años, por ejemplo el del 27/11/2021. Este tipo de eventos puede repetirse en el corto y mediano plazo (días a semanas), sin mostrar signos precursores. En este escenario no se espería actividad superficial mayor a corto plazo.

2) La emisión de ceniza del 21 de octubre de 2022 correspondería al inicio de un periodo eruptivo, relativamente equivalente a la actividad del 14/08/2015. Al momento la incertidumbre es demasiado alta para estimar el tamaño de este posible periodo eruptivo, así como la velocidad de los cambios que el volcán podría experimentar. Es importante destacar que la presencia del magma en el conducto y la desgasificación indican un sistema abierto. Bajo estas condiciones los signos premonitores de eventos eruptivos son muy sutiles e incluso inexistentes, limitando la anticipación o pronóstico de eventos mayores.

Estos escenarios podrán ser cambiados de acuerdo a la evolución de los parámetros que se vigila en el volcán
El IG-EPN se mantiene pendiente de lo que pasa en el volcán, basado en la experiencia de las erupciones pasadas (Pichincha, Tungurahua, Cotopaxi) y presentes (Reventador, Sangay).

Elaborado por: P. Mothes, B. Bernard, S. Hidalgo, M. Almeida, S. Hernández, M. Córdova, F. Naranjo, J. Salgado, S. Vallejo.
Instituto Geofísico
Escuela Politécnica Nacional