Fin del proceso eruptivo del volcán Fernandina (La Cumbre)
Agradecimientos
El Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional (IG-EPN) agradece al Parque Nacional Galápagos, Ministerio de Medio Ambiente, Agua y Transición Ecológica, SILVERSEA, Universidad de Turín (Italia), Universidad de Leeds (UK), Universidad de Dublín (UK) y Universidad Autónoma de México (México) por su colaboración. Su contribución permitió obtener información relevante para la vigilancia del proceso eruptivo de Fernandina 2024.
Resumen
El 2 de marzo de 2024, a las 23h50 TL (Galápagos), el volcán Fernandina (La Cumbre) inició un nuevo proceso eruptivo el cual terminó entre el 8 y 9 de mayo de 2024, después de ˜68 días de actividad. La erupción se caracterizó por la emisión de gases volcánicos y flujos de lava. Los gases volcánicos, principalmente SO2, tuvieron valores máximos al inicio de la erupción (> 30000 toneladas), pero en los días subsiguientes disminuyeron significativamente. Durante la mayor parte de la erupción las medidas de SO2 fluctuaron entre 100 y 1000 toneladas. Sin embargo, desde el 8 de mayo no se registran valores de SO2 o fueron menores a 10 toneladas.
La erupción se dio a partir de 20 fisuras en el borde superior suroriental de la caldera, con una longitud total de 4,3 km. Todas las fisuras estuvieron activas por un máximo de dos días emitiendo flujos de lava, excepto por la fisura número 13, que fue la única activa durante todo el proceso eruptivo (˜68 días). Esta fisura emitió flujos de lava hacia la zona costera a través de túneles de lava. La tasa de emisión de lava fue de aproximadamente 200 m3/s, al inicio de la erupción, y progresivamente disminuyó a menos de 0,5 m3/s. Los flujos de lava cubrieron un área aproximada de 15,5±0,8 km2 (˜1550 hectáreas) y alcanzaron el mar el día 6 de abril, extendiendo la superficie de la isla en un área aproximada de 0,1 km2 (10 hectáreas).
Se estima que el volumen total de material volcánico emitido durante la erupción fue de ˜60,5±30 millones de m3. Estos valores sugieren que la erupción del volcán Fernandina de este año es posiblemente la más grande de los últimos 40 años; superando a las erupciones ocurridas en los años 1995 y 2009.
Debido al fin de la actividad eruptiva los niveles para el volcán Fernandina son: interna y superficial BAJA con tendencia SIN CAMBIO.
Cómo citar/how to cite: IGEPN (2024) – Informe Volcánico Especial – Fernandina – N° 2024-004.
Anexo técnico-científico
Antecedentes
El volcán Fernandina (La Cumbre) es el volcán activo más occidental de las Islas Galápagos. Desde los años 1800 el volcán Fernandina ha tenido entre 28 y 30 erupciones, siendo esta la mayor tasa de recurrencia de erupciones en las Islas Galápagos. Típicamente, las erupciones en Fernandina se caracterizan por la emisión de gases volcánicos sin contenido de ceniza y de flujos de lava a través de un sistema de fisuras. El sábado 2 de marzo de 2024 a las 23h50 TL (Galápagos) el volcán inició un nuevo periodo eruptivo (IGEPN, 2024) luego de 4 años de su última erupción (IGEPN, 2020a y 2020b). Esta erupción fue el resultado de un proceso de deformación del suelo o “inflación” causado por el ingreso de nuevo material al reservorio magmático somero detectado desde el año 2020 (IGEPN, 2021).
Actividad Interna
La actividad interna se relaciona con los procesos volcánicos que ocurren en zonas subterráneas, es decir, a varios kilómetros de profundidad. Esta actividad es vigilada con estaciones sísmicas, GPS de alta precisión, inclinómetros e instrumentos satelitales. Las medidas obtenidas por estos instrumentos permiten tener una idea general, aunque indirecta, de los procesos que ocurren en estas zonas profundas, que de otra forma son inaccesibles.
Sismicidad
En el sismograma de la figura 1 se observa un evento sísmico de 4.4 Mlv el día 2 de marzo, localizado a 20 km al SE de la isla Fernandina (https://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eventpage/us7000m3wt/executive). Posteriormente, se registra un enjambre de sismos pre-eruptivo que empieza a las 22h30 TL (04h30 UTC – recuadro naranja en la figura 1). Una hora y 20 minutos después de dicho enjambre se observa el inicio de la erupción. El sismograma muestra la componente vertical de la estación PAYG, ubicada en la Isla Santa Cruz, a 140 km de la Isla Fernandina para los días 2 y 3 de marzo 2024, donde se aplicó un filtro de frecuencias de entre 2 y 8 Hz.
Deformación
Utilizando interferometría radar de apertura sintética (InSAR por sus siglas en inglés) con imágenes de Sentinel-1 de la Agencia Espacial Europea, se obtuvo una serie temporal de la deformación superficial del suelo en el área del centro de la caldera (Figura 2a). Esta serie se generó a partir de imágenes satelitales del periodo entre noviembre 2023 y mayo de 2024. En la serie se observa que antes de la erupción hubo un incremento positivo (inflación) en la deformación del suelo asociado al ingreso de magma al reservorio somero. Por lo contrario, después del inicio de la erupción se observa un decrecimiento (deflación) con una diferencia de ˜10 cm. Esta deflación está asociada a la salida de material volcánico desde zonas profundas debido al proceso eruptivo como tal. Adicionalmente, se dispone del mapa de velocidades (Figura 2b) obtenido mediante imágenes SAR, en el cual se observa deflación (color azul) en el área de la caldera, lo cual es coherente con la pérdida de volumen al interior del reservorio magmático debido a la emisión de los flujos de lava.
Actividad Superficial
La actividad superficial es aquella relacionada con los procesos volcánicos que ocurren en la superficie, es decir, hacia la atmósfera. La actividad superficial durante la actual erupción de Fernandina se manifiesta con emisiones de gases volcánicos y flujos de lava. La cuantificación adecuada de estos fenómenos permite clasificar una erupción en términos de magnitud (pequeña o grande) e intensidad.
Emisión de gases volcánicos
Desde las 23h50 TL, del 2 de marzo, el satélite geoestacionario GOES-16 registró una emisión de gas de 2-3 km sobre el nivel de la cumbre (snc) con contenido muy bajo de ceniza. La emisión de gas fue intensa hasta las 04h00 TL del 3 de marzo, y posteriormente disminuyó. La nube de gas se dirigió hacia el occidente, nor-occidente y sur-occidente. Los días siguientes se observó nubes de gas de baja altura (< 200 msnc) con dirección predominante hacia el occidente, pero con cambios al oriente, norte y sur, según la dirección de los vientos.
Los sensores satelitales OMI, OMPS y TROPOMI registraron las emisiones de SO2 relacionados con la erupción de Fernandina a lo largo de todo el periodo eruptivo. Dichas medidas son procesadas por diferentes instituciones internacionales como: NASA (Estados Unidos), MOUNTS (México) y DLR (Alemania), y también por el IG-EPN (Figura 3). Las medidas más altas se registraron al inicio de la erupción con > 30000 toneladas. Los días siguientes los valores descendieron fluctuando entre 1000 y 100 toneladas de SO2 (Figura 3). Desde el 8 de mayo estas medidas descendieron rápidamente a cero o por debajo de las 10 toneladas, indicando el fin del proceso eruptivo.
Adicionalmente, durante la visita de campo del 6 de marzo se obtuvo medidas de SO2 con un DOAS Mobile (Sistema de espectroscopia de absorción óptica diferencial - móvil), el cual detectó concentraciones entre 100 y 120 ppmm, considerados como moderados. También se realizó una travesía en barco para la medición de gases volcánicos utilizando un equipo MultiGAS. Este equipo mide diferentes especies gaseosas provenientes del magma como agua (H2O), dióxido de azufre (SO2), dióxido de carbono (CO2), y ácido sulfhídrico (H2S). Las razones o proporciones entre las concentraciones de estos gases ayudan a tener una visión indirecta de las condiciones del reservorio magmático. Los resultados muestran un máximo de SO2/H2S de 1,3. Este valor es bajo y se asocia a una disminución en la emisión de SO2; lo que es coherente con la disminución de la emisión de SO2 detectada por los sensores satelitales luego del inicio de la erupción. El equipo MultiGAS no detectó valores de dióxido de Carbono, ni de agua durante las mediciones.
Flujos de lava
Las constelaciones de satélites de rango óptico Sentinel-2, Landsat-8 y PlanetScope han permitido seguir la evolución de la erupción en el tiempo cuando las condiciones climáticas han sido adecuadas. Se identificaron 20 fisuras eruptivas distribuidas en el borde externo del flanco suroriental de la caldera. Estas fisuras tienen longitudes de entre 20 y 600 metros y se ubican en las cotas de 1100 y 1200 m sobre el nivel del mar (snm). La extensión total de la zona de las fisuras es de aproximadamente 4,3 km. Además, las imágenes satelitales permitieron elaborar mapas de la zona inundada por flujos de lava y su evolución a lo largo del tiempo (Figura 4). El mayor alcance se dio entre el 3 y 31 de marzo con 11 km mientras que entre el 01 de abril y el fin de la erupción (8-9 de mayo) su recorrido no superó los 2,5 km.
Con la información satelital se determinó que, para el 15 de mayo, el frente del flujo de lava tenía un alcance máximo de 13,4 km superando la línea de costa por aproximadamente 210 metros. Los flujos de lava cubren un área aproximada de ˜15,5±0,8 km2 (˜1550 hectáreas) y la isla creció en 0,1 km2 (10 hectáreas). Además, las imágenes satelitales permitieron observar que las fisuras estuvieron activas por un máximo de dos días, mientras que únicamente la fisura 13 se mantuvo activa durante toda la erupción lo que también se constató durante la visita de campo del 6 de marzo. Esta fisura alimentaba con lava las zonas bajas mediante túneles. Además, se determinó que un área de ˜2,7 km2 fue afectada por incendios debido a la interacción de los flujos de lava calientes con la vegetación circundante, entre 360 m snm y 1300 m snm.
Adicionalmente, los sensores satelitales VIIRS y MODIS detectaron anomalías de calor en la superficie terrestre, dos veces al día, en términos de energía radiante (FRP) en la zona del volcán. Esta información se utilizó para hacer un conteo diario de anomalías térmicas, vigilar el avance de los flujos de lava y elaborar mapas preliminares diarios de las zonas inundadas por los flujos. En la figura 5 se muestran el conteo de anomalías termales y su acumulativo. El día 3 de marzo (inicio de la erupción en UTC) se registró el mayor número de anomalías térmicas con más de 1500. Posteriormente, su número descendió entre 100 y 500 por día. Adicionalmente, se observó valores mínimos los días 13, 19, 21 y 26 de marzo. El número de anomalías termales fue fluctuante debido al proceso eruptivo, la formación de túneles de lava y las condiciones de nubosidad en la zona. Desde el 8 de mayo se observó una disminución significativa en el número de anomalías térmicas que posteriormente vuelve a incrementarse. Sin embargo, estas anomalías, posteriores al 8 de mayo son de baja energía y están posiblemente asociadas al calor remanente de los flujos de lava mientras se enfrían.
La figura 6 muestra la ubicación de las anomalías termales registradas por los sensores VIIRS y reportados por el sistema FIRMS, las variaciones de energía térmica (FRP) y su alcance máximo (en línea recta). Las anomalías térmicas se ubican en el flanco suroriental de Fernandina. Los valores de energía radiante (FRP) fueron más intensos al inicio de la erupción con un máximo de 545,9 MW y posteriormente disminuyeron hasta alcanzar un promedio de 70 MW. Desde el 18 de marzo se observó una disminución en la energía radiante cuyos máximos se mantuvieron entre 100 y 250 MW. Adicionalmente, esta información permitió identificar el arribo de los flujos de lava al mar desde el 6 de abril; cuando los alcances máximos empezaron a sobrepasar el límite de la línea de costa representado por una línea azul entrecortada en la figura 6. Desde el día 9 de mayo los máximos diarios de FRP cayeron por debajo de 100 MW y desde el 11 de mayo por debajo de 20 MW. Valores inferiores a 20 MW están asociados, en este caso, al calor remanente de los flujos de lava durante el tiempo que toma su enfriamiento. Esta información sugiere el fin del proceso eruptivo en Fernandina desde el 9 de mayo de 2024.
El alcance diario de los flujos de lava ha ido cambiando según el avance de los flujos de lava hacia cotas más bajas (Figura 7). Para el 3 de marzo el frente del flujo de lava tenía un alcance de ˜6,6 km, para el 4 de marzo de ˜7,9 km, el 18 de marzo ˜9,8 km. Posteriormente, se mantuvo estable hasta el 28 de marzo a una distancia de 9,9 km. A partir del 29 de marzo se observó un nuevo incremento paulatino en el avance de los flujos de lava alcanzando un máximo de ˜13,2 km el 6 de abril (Figura 7). Finalmente, desde el 7 de abril hasta el 6 de mayo el avance del flujo de lava disminuyó significativamente a 0,4 km. Estos valores muestran cambios significativos en las velocidades de avance de los flujos de lava. Para el inicio de la erupción se estimó una velocidad de ˜342 m/h, luego un decaimiento a ˜51 m/h y ˜7 m/h, para el 4 y 18 de marzo, respectivamente (Figura 7). Desde el 29 de marzo se observó un nuevo incremento en la velocidad con un promedio de ˜17 m/h y desde el 7 de abril disminuyó a un promedio de 0,5 m/h hasta el fin de la erupción (Figura 7).
Por otro lado, en colaboración con la Universidad de Turín (Italia), el sistema satelital MIROVA calculó una tasa de extrusión de ˜200 m3/s al inicio de la erupción, la cual decayó exponencialmente hasta estabilizarse a una tasa de ˜5 m3/s, y que posteriormente se redujo a ˜0.5 m3/s (Figura 8a). Adicionalmente, MIROVA estimó un volumen total de lava emitida de ˜60,5±30 millones de m3 (Figura 8b). Estos valores confirman que la actual erupción de Fernandina es la más grande, en términos de volumen emitido, de los últimos 40 años, superando las erupciones de los años 1995 con 55,3 millones de m3 (Bourquin et al., 2009) y de 2009 con 57 millones de m3 (Rowland et al., 2003). La erupción de Fernandina 2024 emitió aproximadamente una masa de 1,35x1011 kg en ˜68 días, lo que implica una magnitud de 4,13 e intensidad de 7,4.
Conclusiones
En base a las observaciones realizadas, la actual erupción del volcán Fernandina (La Cumbre) terminó el 8-9 de mayo y tuvo una duración de ˜68 días. Los principales fenómenos asociados a la erupción fueron la emisión de flujos de lava a través de un sistema de fisuras circunferencial en la parte alta del flanco suroriental del volcán, siendo la fisura 13 la más activa a lo largo de la erupción mientras que el resto de las fisuras estuvieron activas únicamente durante los primeros dos días de actividad. Las lavas cubrieron un área aproximada de 15,5±0,8 km2 con un volumen aproximado de ˜60±30 millones de m3. Los flujos de lava llegaron al mar el 6 de abril y extendieron la superficie de la isla en aproximadamente 0,1 km2 (10 hectáreas). Además, las emisiones de gases volcánicos, principalmente SO2, tuvieron un máximo de ˜30000 toneladas al inicio de la erupción y posteriormente fluctuaron entre 100 y 1000 toneladas. El proceso eruptivo finalizó en Fernandina es el más grande de los últimos 40 años. Finalmente, se observó la ocurrencia de incendios asociados a las altas temperaturas de los flujos de lava que entraron en contacto con la vegetación, principalmente entre 360 y 1300 m snm, similar a lo que ocurrió en la erupción de Fernandina de 2017.
Recomendaciones
No existen asentamientos humanos en la Isla Fernandina. Sin embargo, se recomienda a los turistas no acercarse a la zona de depositación de los flujos de lava, aunque la erupción haya terminado. En esta erupción se formaron túneles de lava los cuales son muy inestables y pueden colapsar repentinamente. Además, estas zonas se mantienen calientes y las rocas son muy cortantes. En caso de caída, las personas pueden verse severamente afectadas.
Referencias
Bourquin, J., S. Hidalgo, B. Bernard, P. Ramón, S. Vallejo, and A. Parmigiani (2009). Fernandina volcano eruption, Galápagos Islands, Ecuador: SO2 and thermal field measurements compared with satellite data: Informal report, Instituto Geofísico Escuela Politécnica Nacional (IGEPN).
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IGEPN (2020b) - Informe Volcánico Especial – Fernandina – 2020 - N°03 (https://www.igepn.edu.ec/servicios/noticias/1792-informe-especial-del-volcan-fernandina-n-3-2020)
IGEPN (2021) - Informe Volcánico Especial – Fernandina – 2021 - N°01 (https://www.igepn.edu.ec/servicios/noticias/1792-informe-especial-del-volcan-fernandina-n-1-2021)
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Informes previos
IGEPN. (2024a). Informe Volcánico Especial – Fernandina – N° 2024-001. https://www.igepn.edu.ec/servicios/noticias/2106-informe-volcanico-especial-fernandina-n-2024-001
IGEPN. (2024b). Informe Volcánico Especial – Fernandina – N° 2024-002. https://informes.igepn.edu.ec/igepn-registro-web/pages/public/InformeGenerado.jsf?directorio=31979
IGEPN. (2024c). Informe Volcánico Especial – Fernandina – N° 2024-003. https://informes.igepn.edu.ec/igepn-registro-web/pages/public/InformeGenerado.jsf?directorio=32134
Elaborado por: Francisco J. Vasconez, Silvia Vallejo, Santiago Aguiza, Marco Almeida, Stephen Hernández
Revisado por: Pablo Palacios, Benjamín Bernard, Mónica Segovia, Silvana Hidalgo
Con la colaboración de: Diego Coppola (U. Turín, Italia), Sébastien Valade (UNAM, México), Pedro Espín (Universidad de Leeds, Inglaterra).
Corrector de Estilo: Gerardo Pino
Instituto Geofísico
Escuela Politécnica Nacional
