Una nueva cámara podría ayudar a los científicos a predecir erupciones volcánicas que afectarán a millones

ENTONCES₂ Instalación de cámara en el volcán Kīlauea, Hawái, EE. UU. Se puede ver la columna de gas saliendo del cráter en el centro de la imagen y desplazándose hacia la izquierda. Al fondo se puede ver el Pabellón Moana Loa. Crédito: Dr. Tom Bering

Los investigadores hicieron posible el monitoreo de volcanes a largo plazo al crear una cámara más eficiente y rentable.

Las emisiones de gases son una manifestación de la actividad que ocurre debajo de la superficie de un volcán, y medirlas proporciona una idea de lo que de otro modo se puede observar desde la superficie. Esta información es importante para monitorear peligros y predecir futuras erupciones. Desde mediados de la década de 2000, UV SO₂ Las cámaras se han convertido en herramientas de medición imprescindibles emisiones

Sin embargo, estas campañas de medición requieren de la presencia del usuario, lo que hace que SO₂ Las cámaras no son adecuadas para obtener conjuntos de datos de largo alcance. Además, el costo de construir y operar este tipo de cámara puede alcanzar los $20,000, lo que resulta en muy pocas cámaras instaladas de manera permanente.

Para obtener mejores datos de seguimiento a largo plazo, un equipo internacional de investigadores ha desarrollado SO₂ Una cámara para medir constantemente las tasas de emisión de los volcanes. Ahora han publicado un artículo sobre el diseño de la cámara y dos conjuntos de datos sin procesar en Fronteras en Ciencias de la Tierra.

La lava de Kīlauea fue capturada por la noche, con emisiones gaseosas relativamente grandes claramente visibles. Crédito: Dr. Tom Bering

«Nuestra herramienta utiliza un sensor similar a los sensores de las cámaras de los teléfonos inteligentes. Ha sido modificado para que sea sensible a los rayos UV, lo que permite SO₂ reveló el Dr. Thomas Wilkes, investigador de la Universidad de Sheffield y autor principal del estudio.

Menos costoso e intensivo en energía

En comparación con modelos anteriores, los investigadores encontraron SO₂ La cámara es mucho más barata y consume menos energía. El nuevo diseño tiene un precio de alrededor de $5,000, lo que reduce el costo de las piezas necesarias para construir la cámara a casi una cuarta parte de los modelos anteriores.

«Siempre que es posible, también imprimimos piezas en 3D para mantener los costos lo más bajos posible», explicó Wilkes. «También ofrecemos software fácil de usar y disponible gratuitamente para controlar el instrumento y procesar los datos adquiridos de manera sólida». Su asequibilidad y facilidad de uso hacen que la cámara sea accesible para más vulcanólogos que pueden no tener acceso a conjuntos de datos que contienen tasas precisas de emisión de gases.

ENTONCES₂ Instalación de cámara en volcán Laskar, Chile. La cámara está alojada dentro de una carcasa protectora de metal, que también contiene la batería para alimentar el dispositivo; Hay un panel solar para cargar la batería a la izquierda de la caja. Crédito: Dr. Thomas Wilkes

Además, el consumo de energía del sistema es bajo, con un promedio de 3,75 vatios. Esto es aproximadamente la mitad de lo que se requería para los sistemas de energía introducidos anteriormente. Los investigadores escribieron que esto sería especialmente útil en lugares donde hay poca energía solar para aprovechar. Su cámara funciona con menos paneles solares o baterías, o más pequeños, lo que reduce aún más el costo total.

Si bien existen otras herramientas para medir las emisiones volcánicas, el «SO₂ La cámara puede proporcionar datos con una resolución temporal y espacial más alta que, cuando se instala de forma permanente, puede facilitar nuevas investigaciones volcánicas», dijo Wilkes.

ENTONCES₂ Equipo de instalación de cámaras para el volcán Kīlauea (de izquierda a derecha: Dr. Christophe Kern (USGS), Dra. Patricia Nadeau (USGS), Dr. Tom Bering (Universidad de Sheffield)). Crédito: Dr. Tom Bering

Datos de Chile y Hawái

Wilkes y su equipo también proporcionaron dos conjuntos de datos sin procesar de Lascar, un estratovolcán en Chile, y Kilauea, un volcán en escudo en la Isla Grande de Hawái, donde su cámara está en funcionamiento continuo.

Hasta ahora, solo tres volcanes tenían SO permanente₂ dijo Wilkes. «Se han llevado a cabo campañas de campo separadas y, si bien son invaluables para una variedad de preguntas de investigación, es importante poder medir la actividad volcánica de manera consistente, ya que puede variar ampliamente de minutos a décadas a siglos y más».

A pesar de ser rentable y fácil de usar, los investigadores señalaron algunas limitaciones de SO₂ Cámaras: «Depende de las condiciones meteorológicas y funciona mejor bajo un cielo azul despejado cuando la columna de gas volcánico se mueve en un ángulo de 90 grados con respecto a la dirección de visión de la cámara», dijo Wilkes.

Referencia: “Un SO permanente nuevo, de bajo costo y bajo consumo de energía₂ Cámara para la Medición Continua de Emisiones Volcánicas” Por Thomas Charles Wilkes, Tom David Bering, Felipe Aguilera, Susana Laiana, Patricia Nadeau, Christophe Kern, Andrew John Samuel McGonigle, Mauricio Aguilera y Chengxi Zhu 4 de abril de 2023 Disponible aquí. Fronteras en Ciencias de la Tierra.
DOI: 10.3389/miedo.2023.1088992