El Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional con la finalidad de fortalecer la capacidad de vigilancia del Volcán Cotopaxi, instaló dos nuevas estaciones a una distancia de 4 y 10 km del cráter para monitorear los gases que emite el volcán en el flanco occidental.

Los equipos denominados DOAS (espectrometros de absorción óptica diferencial) miden automáticamente la cantidad de luz en todas las direcciones del horizonte, cuando intercepta gases en el ambiente permite medir la cantidad de óxido de azufre y otros componentes que emana el volcán, trasmitiendo los datos cada cinco o diez minutos en tiempo real.

Los datos obtenidos son enviados por el Instituto Geofísico a la Red NOVAC, red liderada por la Universidad Chalmers en Suecia y encargada de la Observación de Cambios Volcánicos y Atmosféricos para medir la emisión de gases de 33 volcanes considerados los más importantes del mundo.

Para este Fin, el Instituto Geofísico invitó al Doctor Santiago Arellano de la Universidad de Chalmers para que realice en el Ecuador, los análisis científicos del volcán Cotopaxi y participe en la instalación de estos equipos. Durante su visita, el científico destacó que el Volcán Cotopaxi es uno de los mejores monitoreados a nivel mundial al contar entre otras técnicas con la infraestructura fundamental para la vigilancia de la emisión de gases volcánicos

La adquisición de estos equipos fue realizado por el Instituto Geofísico, con un valor aproximado de 30 mil dólares. Los quipos fueron ensamblados en Suecia por la Universidad de Chalmers

El día 29 de septiembre, con el apoyo logístico de una aeronave por parte del MICS, se efectuó un sobrevuelo desde el aeropuerto de Tababela en dirección a los volcanes Cotopaxi y Tungurahua, en un avión Twin Otter de la FAE (452), siguiendo la ruta que se muestra en la Figura 1.

VOLCÁN COTOPAXI

Observaciones visuales
Durante la aproximación al volcán Cotopaxi se pudo apreciar que el volcán se encontraba parcialmente despejado, se observó una columna de emisión que se elevaba alrededor de unos 1000 m sobre el cráter y luego se dirigía hacia el W. Una vez que se arribó al sector del volcán se observó que la emisión consistía en una columna de vapor de agua con un contenido bajo a nulo de ceniza. Dado que la emisión se manifestaba de manera pulsátil, hubo momentos en los que se podía observar el fondo del cráter, y por tanto se hicieron imágenes térmicas y digitales de esta zona, por primera vez desde que se inició la actividad, luego del 14 de agosto.

Una vez más se pudo confirmar lo observado en ocasiones anteriores, esto es la presencia de agua y humedad en el contacto de los glaciares con la superficie del terreno, desde donde se forman delgados hilos de agua, los que descienden por el flanco hasta los drenajes principales del volcán.  En informes anteriores también se mencionó que estos deshielos posiblemente podrían generar pequeños lahares secundarios. Nuevamente se observó que varias de las lenguas terminales de los glaciares se encuentran cruzadas de grietas y con evidencias de avance de los glaciares, debido muy probablemente a la fusión de los mismos. En la parte superior del glaciar del flanco S se observaron muchas zonas que aparentemente están experimentando derrumbes del glaciar (Fig. 2).

En el flanco superior oriental se observó que el glaciar de esa zona ha experimentado una rápida fusión, lo cual ha provocado que se produzca caída de material desde la parte superior hacia el glaciar inferior, por lo que ahora presenta un color oscuro. Se debe indicar que ese material no estaba presente anteriormente cuando se hicieron las observaciones del vuelo del 15 de septiembre; tampoco se trata de ceniza, ya que las caídas de ceniza no se produjeron hacia esta zona del volcán (Fig. 3).

Monitoreo Térmico
Las buenas condiciones climáticas permitieron hacer medidas de temperatura de la mayoría de anomalías térmicas identificadas en el volcán. Lo más rescatable fue poder observar los cambios en el cráter interno, en donde se identificó claramente un vento que tiene varios cientos de profundidad con respecto a la cumbre, cuya base no pudo ser estimada debido a su gran profundidad, a pesar de ello se tomaron medidas de temperatura máxima aparente (TMA) del cráter interno así como de las emisiones pulsátiles observadas durante el sobrevuelo.  Los valores de TMA más altos correspondieron a las partes altas de las emisiones de gases y cuyo valor fue de 157,7°C, Figura 4. Este valor es menor al medido el 3 septiembre en donde se obtuvo un valor de 200,3°C, Tabla 1.

Con respecto a los campos fumarólicos se determinó que los valores de TMA se mantienen altos en un rango de 40 a 60°C. Esta intensa actividad fumarólica en la mayoría de los campos continúa generando la precipitación y depositación de minerales posiblemente azufre de coloración verdosa), Figura 4 y 5. Además se ha podido evidenciar que las áreas de dichos campos continúan aumentando, generando así que únicamente una parte reducida de glaciar se mantenga en las partes altas externas del cráter

Durante el presente sobrevuelo se identificaron nuevas zonas anómalas, las mismas que están relacionadas a los sectores en donde se ha depositado el material removilizado de las partes altas del cráter externo. Estas zonas han alcanzado un valor de TMA de 24°C, Figura 2 y 5. Cabe indicar que toda la parte alta y media del glaciar se encuentra cubierta por este material, ayudando así al proceso de ablación en el glaciar.

Los valores de TMA de las anomalías térmicas identificadas se encuentran en la Tabla 1, cabe resaltar que las temperaturas presentan valores altos y se acercan a su máximo medido entre los años 2002 y principios del 2015.

Conclusiones
El monitoreo termal y las observaciones visuales que se vienen efectuando desde el 18 de agosto tienden a indicar que los glaciares del volcán Cotopaxi se encuentran sujetos a un proceso de fusión, el mismo que se nota es más acelerado en las últimas semanas. El origen de este fenómeno se estima que está asociado al arribo de fluidos calientes a la superficie del edificio volcánico, los mismos que posiblemente se originan en un cuerpo magmático que se encuentra bajo el volcán y que producen el calentamiento que finalmente da lugar a la fusión de los glaciares. Se estima también que la presencia de la ceniza en los flancos del volcán da a lugar a una disminución del albedo de la ceniza y por tanto a un incremento de su temperatura, contribuyendo igualmente a la fusión del glaciar.

La fusión del glaciar produce varias manifestaciones, como la aparición de nuevas grietas en los flancos superiores y de una gran cantidad de fisuras y grietas en las lenguas terminales de los glaciares. Esto último parecería indicar que se produce un avance de los glaciares aguas abajo en los drenajes y que dependiendo de la pendiente este fenómeno podría acelerarse y eventualmente dar lugar a un colapso del glaciar, generando el posible descenso de flujos de lodo. También se ha observado el desprendimiento de material desde los bordes del cráter donde se ha fundido el glaciar, dando lugar a la presencia de material de color oscuro en los flancos superiores del E del volcán. Las imágenes térmicas también han revelado la presencia de anomalías termales en varias zonas de los glaciares y que en varios casos se ha podido verificar que están asociados a nueva actividad fumarólica.

En vista de que este fenómeno de fusión de los glaciares del volcán puede dar lugar a situaciones peligrosas, es necesario efectuar una evaluación de estas nuevas amenazas y que hasta el momento no eran claramente conocidas.

Con la presente actividad y la evidencia de una fuente de alta temperatura a una considerable profundidad es posible ver brillo en las columnas de emisión de gases a nivel del cráter. El brillo puede ser el resultado del reflejo de la incandescencia del magma en profundidad en los gases de la emisión. Una fotografía difundida en días pasados en redes sociales, capturó este brillo, lo que nos indica que este fenómeno no es reciente, pero que el mismo no está relacionado con una fuente de magma en superficie.

VOLCAN TUNGURAHUA

Observaciones visuales
A pesar de que en horas de la mañana, el volcán Tungurahua se mantuvo despejado, cuando se arribó al mismo, éste se encontraba en gran parte nublado. El sector de la cumbre estaba cubierto de nieve debido a las precipitaciones de los días anteriores. Desde el cráter interno se observó la emisión de una continua columna de vapor de agua que se movía hacia el SW.

Bajo el sector del borde occidental del cráter se observó la presencia de varias fumarolas activas y que han sido reportadas recientemente por el personal del OVT/IG.  Este es un campo fumarólico ubicado a pocos metros bajo el borde del cráter, donde se observó la emisión de vapor de agua y gases desde las mismas y además depósitos de color claro asociados a su actividad fumarólica (Figura 7). Bajo el borde SW del cráter igualmente se observó la presencia de fumarolas activas y de depósitos de color amarillo claro, igualmente asociados a la actividad de dichas fumarolas (Figura 7).

Resumen
Durante las últimas semanas se ha observado una progresiva disminución de la actividad superficial en el volcán Cotopaxi. Sin embargo el número de eventos volcano-tectónicos (rupturas dentro del volcán) registrado sigue aumentando desde el 10 de septiembre y está posiblemente asociado al movimiento del magma o a un aumento de la presión en profundidad. Se registraron también cambios pequeños en la deformación del volcán. Durante el último sobrevuelo se pudo observar que los glaciares están siendo afectados por la actividad eruptiva. El 20 de septiembre se registró un pequeño lahar en la quebrada Agualongo (flanco occidental) que se detuvo al nivel de la carretera en el Parque Nacional Cotopaxi. Este evento fue probablemente asociado al deshielo del glaciar ya que no se registró lluvias en la zona este día. En base a la información presentada podrían ocurrir nuevos pulsos de actividad eruptiva en los próximos días a semanas.

Sismicidad
Las características de la actividad sísmica del volcán Cotopaxi en la última semana se han mantenido sin cambios significativos respecto a las semanas pasadas, y está caracterizada por: 1) una tasa de alrededor de 130 sismos volcano-tectónicos (VT) diarios, de pequeña magnitud, si bien su tendencia a aumentar es menos marcada que en la semana pasada; 2) una disminución del número de eventos LP (Largo Periodo) y del tremor de emisión, asociados a movimientos de fluidos al interior del volcán (Fig. 1). Al momento la mayoría de los eventos localizados se ubican debajo del cráter a menos de 12 km de profundidad bajo el cráter (Fig. 2). Adicionalmente se han registrado otros tipos de eventos, como híbridos y eventos de muy baja frecuencia (VLP). No se han registrado señales de emisiones de ceniza ni de explosiones.

Deformación
Entre el 22 y el 29 de Septiembre, los valores en el inclinómetro han presentado una tendencia a disminuir, de forma similar al número de sismos VT registrados. Esto también sugiere que, si bien la fuente de presión en profundidad se mantiene, su fuerza ha disminuido con respecto a la semana pasada.

Emisión del SO2
Los valores de flujo de SO2 obtenidos tanto por la red permanente de DOAS, así como mediante medidas móviles (DOAS móvil) y por datos satelitales, siguen mostrando una clara disminución de las emisiones con respecto a los valores observados a finales de Agosto (Fig. 4). Los valores medidos entre el 23 y el 29 de Septiembre oscilaron entre 900 y 2700 ton/día, con un promedio de 1650 ton/día. Los otros métodos como el DOAS móvil y los datos satelitales indican las emisiones de SO2 siguen una tendencia decreciente similar. Los valores actuales están todavía muy por encima del nivel de base de la desgasificación del volcán Cotopaxi.

Dispersión y caída de ceniza
En base al estudio de las alertas emitidas por la VAAC-Washington, se constata que desde el 25 de Septiembre hasta la fecha, las nubes de ceniza asociadas a la actividad del volcán Cotopaxi afectaron una parte de las provincias Cotopaxi y Pichincha. La altura de las nubes de ceniza alcanzó un máximo de 1.7 km sobre el nivel del cráter (snc) el 23 de septiembre, aunque en general la altura de las nubes de ceniza ha ido disminuyendo a lo largo de la semana. La dirección predominante del viento ha sido hacia el Occidente (entre WSW y WNW) y hacia el Sur, por lo que las nubes de ceniza alcanzaron Machachi al Norte y Latacunga al Sur (Fig. 5). Es importante notar que el número de alertas de la Washington VAAC ha disminuido de manera significativa desde la semana anterior.

El trabajo de campo realizado sobre el depósito de la caída de ceniza desde el 19 hasta el 25 de septiembre de 2015 permitió identificar que las zonas más afectadas durante este periodo se encuentran al Occidente-Noroccidente del volcán con una intensidad máxima en el Parque Nacional Cotopaxi (Fig. 6). La estimación de la masa total emitido durante este periodo es de ~1.01 × 107 kg, lo que equivale a un volumen de ~8,200 m3. Estas medidas permiten calificar a ese depósito como correspondiente a un índice de explosividad volcánica VEI 0 (el más bajo de la escala). Desde el inicio de la actividad se han acumulado ~9.46 × 108 kg (~771,000 m3) de ceniza hasta el viernes 25 de septiembre de 2015. Vale indicar que la ceniza acumulada durante la última semana ha disminuido respecto a la semana anterior (21,000 m³).

El análisis granulométrico de las últimas muestras de ceniza sigue indicando una proporción muy grande de ceniza extremadamente fina (entre 50 y 80 % menor a 63 μm). El análisis de componentes realizado con lupa binocular sigue indicando una disminución del aporte del sistema hidrotermal o del conducto (líticos con pirita, escorias grises con vesículas rellenas de material hidrotermal, cuarzo hidrotermal, líticos grises) y un posible aumento del aporte de magma fresco (cristales libres, partículas vítreas con baja vesicularidad y alto contenido de microlitos).

Observaciones visuales
Durante los últimos días la actividad superficial del volcán Cotopaxi ha sido caracterizada únicamente por emisiones de gas con mínima carga de ceniza. Las nubes de gases han alcanzado entre 1000 y 2500 m sobre el nivel del cráter y luego han sido arrastradas por los vientos hacia el Occidente.

Monitoreo térmico
Durante el sobrevuelo realizado al volcán Cotopaxi el 29 de septiembre las condiciones climáticas fueron muy buenas, permitiendo realizar observaciones de su actividad superficial y obtener medidas de temperatura de varios sectores. Se identificó una emisión de gases volcánicos que alcanzaba menos de 500 m sobre el nivel de la cumbre, con una dirección al Occidente–Noroccidente. El máximo valor de temperatura aparente (TMA) medido durante el sobrevuelo fue de 157.7 °C y correspondió al momento en que se iniciaba una emisión de gases (Fig. 7). En el resto de sitios las temperaturas no presentaron anomalías.

Interpretación
Los datos de monitoreo obtenidos durante la última semana confirman la interpretación realizada en el último informe siendo ellos: 1) agotamiento de la energía de la intrusión magmática que provocó la actividad superficial registrada y observada desde el 14 de Agosto hasta hace pocos días; 2) posible aumento de la presión y movilización de nuevo magma en profundidad. De llegar a zonas más superficiales este cuerpo magmático podría provocar un aumento de la actividad eruptiva, particularmente la ocurrencia de otra fase de explosiones que anuncian la llegada a la superficie del nuevo magma, en menor o mayor volumen.

Escenarios:
Se plantean como posibles los siguientes escenarios para los próximos días a semanas (en orden del más probable al menos probable), los cuales contemplan la ocurrencia de ascensos de volúmenes de magma desde la cámara magmática hacia el reservorio:

• a) el nuevo pulso de magma llega lentamente al reservorio y tiene paso libre hasta la superficie. En este caso, la actividad eruptiva aumenta progresivamente, con ocurrencia de emisiones de ceniza seguidas por pequeñas explosiones. El proceso eruptivo se prolonga por semanas hasta agotamiento de la energía de este pulso de magma (tipo Tungurahua marzo 2013). Este tipo de fases eruptivas puede repetirse si la alimentación en magma se mantiene en el mismo nivel. Las caídas de ceniza son moderadas en las direcciones predominantes del viento con una acumulación de hasta pocos milímetros de ceniza. Durante este tipo de actividad se podría observar incandescencia en el cráter. Las explosiones pequeñas podrían lanzar bloques balísticos decimétricos hasta 1-2 km del cráter, produciendo abundante incandescencia en los flancos superiores. Lahares secundarios pequeños se podrían formar debido a la remobilización del material eruptivo por lluvia o deshielo del glaciar afectando principalmente la  zona del Parque Nacional Cotopaxi. Al momento de la publicación de este informe, este es el escenario más probable;
• b) el nuevo pulso de magma llega al reservorio pero su paso a la superficie está obstruido por un tapón, lo que provoca un aumento de la presión en el conducto volcánico. Eventualmente, la presión del magma vence la resistencia del tapón, produciendo una (o más) explosiones de tamaño moderado a grande con abundante incandescencia, caídas de bombas balísticas que alcanzan un máximo de 5 km desde el cráter y pequeños flujos piroclásticos (tipo Tungurahua julio 2013). Las caídas de ceniza son moderadas a fuertes en las direcciones predominantes del viento con una acumulación de algunos milímetros hasta pocos centímetros de ceniza cerca del volcán. Adicionalmente se pueden formar lahares por la mezcla del material volcánico con agua de derretimiento del glaciar. En este escenario los lahares podrían ser de tamaño pequeño hasta moderado y afectarían principalmente la zona del Parque Nacional Cotopaxi, pero también zonas pobladas de los drenajes principales del volcán (ríos Pita, y/o Cutuchi y/o Alaquez y/o Jatunyacu), aunque no con la misma magnitud del escenario de 1877. Flujos de agua lodosa podrían bajar en los drenajes principales sin mayor afectación. Al momento de la publicación de este informe este escenario es menos probable que el escenario a);
• c) el pulso de magma que asciende tiene un volumen mayor y una mayor velocidad de ascenso. Esto hace que las altas presiones producidas abran violentamente el conducto volcánico y se produzca una erupción paroxismal (tipo Cotopaxi junio 1877, Reventador noviembre 2002, Tungurahua agosto 2006) con la generación de flujos piroclásticos en todos los flancos, con predominancia hacia la dirección del viento. Los flujos piroclásticos pueden alcanzar el pie del volcán. El contacto entre los flujos piroclásticos calientes y el glaciar produce un gran derretimiento de este último, lo que genera lahares moderados o grandes que bajan por uno o varios de los drenajes que nacen en el volcán. Estos lahares pueden viajar decenas hasta cientos de kilómetros por los valles de los ríos dejando depósitos de metros hasta decenas de metros de espesor. Adicionalmente se puede producir fuertes caídas de ceniza y lapilli (cascajo) asociada a esta actividad. El espesor del depósito de caída podría alcanzar más de 1 cm a 70 km y 10 cm a 20 km del volcán en la dirección principal del viento. En general, a las erupciones paroxismales, siguen otras menores que van decayendo en intensidad hasta que cesan luego de varios meses o años. Al momento de la publicación de este informe este escenario es mucho menos probable que los escenarios a) y b);
• d) no se descarta por completo una disminución de la actividad eruptiva en el caso de que la nueva intrusión de magma no ascienda a zonas superficiales. Sin embargo, en función de los parámetros de monitoreo y a la historia volcánica del Cotopaxi, este escenario es el menos probable de todos.

Estos escenarios podrán ser cambiados de acuerdo a la evolución de la actividad del volcán.

DA
Instituto Geofísico
Escuela Politécnica Nacional

Debido a las buenas condiciones climáticas en el sector del volcán Cotopaxi se procedió a realizar un sobrevuelo con el Ministro Coordinador de Seguridad (MICS), el Señor César Navas, en un avión Twin Otter de la FAE (452) gracias al apoyo logístico del MICS.  El objetivo principal fue realizar monitoreo visual, térmico y de gases para determinar si se han generado cambios importantes con respecto a los medidos en sobrevuelos anteriores. La Figura 1 muestra la trayectoria que se siguió durante el sobrevuelo.

Observaciones visuales
En tempranas horas de la mañana el volcán se encontraba totalmente despejado, sin embargo durante la aproximación se observó que una densa capa de nubes empezaba a cubrir el volcán. A pesar de ello se pudo identificar una emisión de gases sin contenido de ceniza muy poco energética que se dirigía hacia el occidente a la altura del cráter, Figura 2.

De la misma manera la mayoría de las zonas anómalas estuvieron cubiertas de nubes y emisión lo que impidió tener una buena apreciación de las medidas de temperatura.

Con respecto a las observaciones del glaciar se pudo notar que las fisuras continúan tanto en las fases terminales del glaciar como en las partes altas del mismo, además se pudo comprobar que los desprendimientos de glaciar continúan.  Se puede notar también la generación de pequeños drenajes de agua en las en el contacto del glaciar con la roca, lo que podría alimentar la presencia de flujos de lodo secundarios Figura 3. En especial se pudo notar la presencia de bloques de glaciar en las partes altas del sector de Yanasacha que se encontrarían basculados y próximos a derrumbarse como se ha venido observando en las últimas semanas, Figura 4.

Monitoreo Térmico
La nubosidad presente en los flancos norte, este y sur impidieron obtener imágenes térmicas de las zonas anómalas en las partes altas del volcán. Sin embargo se pudo notar que la temperatura máxima aparente (TMA) de todo el volcán corresponde al campo fumarólico del sur oriente y cuyo valor corresponde a 37,8°C, Figura 5.  La TMA de la pluma corresponde a un valor de 8,2 significando que la emisión se enfría al llegar al contacto con la superficie.

Los valores de TMA que pudieron medirse en el volcán se encuentran en la Tabla 1 cuyos valores se encuentran dentro del rango de temperaturas medidos entre los años 2002 y principios del 2015.  Se insiste en que estos valores pueden verse opacados por la continua presencia de la emisión de gases así como de la nubosidad durante el sobrevuelo.

Monitoreo de gases
Durante el sobrevuelo se pudieron hacer travesías a través de la pluma debido a que su contenido de ceniza era nulo. Esto permitió obtener medidas de SO2, CO2 y H2S usando el instrumento multigas. Se cruzó la pluma a una altura de 5800 m y los resultados preliminares se describen a continuación:

-  El contenido de SO2, dentro de las especies gaseosas de S, en la pluma fue mayor a 99%, alcanzando el H2S un máximo de 1%.
-  La relación de CO2/SO2 estuvo alrededor de 1.0 to 2.5

El valor de especiación del azufre indican que probablemente los gases se equilibran con el magma a temperaturas entre ~800 to 1100 C y a una profundidad menor de 5 km.  
 

SV, MA, SH, PK
Instituto Geofísico
Escuela Politécnica Nacional

Las emisiones de SO2 del volcán Cotopaxi se monitorean mediante estaciones DOAS permanentes. Estos instrumentos fueron afectados en días anteriores debido a la presencia y caída de ceniza. Por un lado, la ceniza en el ambiente disminuye el ingreso de luz solar al instrumento y en consecuencia se reduce el número de medidas válidas; y por otro la fuerte caída de ceniza también afectó a las partes mecánicas de las estaciones.

Por esto, con el fin de fortalecer y complementar el monitoreo de las emisiones de SO2 del volcán Cotopaxi, un equipo de técnicos del Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional realizó mediciones con instrumento DOAS portatil (mobile-DOAS ) en la ruta Tambillo – Salcedo la semana del 21 al 25 de Septiembre gracias al apoyo logístico del Ministerio Coordinador de Seguridad.

Se realizaron al menos 6 travesías diarias en las cuales se detectó claramente la pluma de SO2.  Estas mediciones permitirán tener un mejor control la cantidad de SO2 emitido por el volcán a la atmósfera así como también la dirección de dichas emisiones.

Las travesías permiten obtener el ancho y la dirección de la pluma (Figuras 2 y 3). Esta información asociada a la velocidad del viento permite a su vez obtener el flujo de SO2.

FV/DS/SH
Instituto Geofísico
Escuela Politécnica Nacional