Simon Carn mide las emisiones de gas del monte Yasur en la nación insular de Vanuatu en 2014. Crédito:Simon Carn
A finales del mes pasado, un estratovolcán en Bali llamado Monte Agung comenzó a humear. Pequeños terremotos temblaron debajo de la montaña. Desde entonces, las autoridades han evacuado a miles de personas para evitar lo que sucedió cuando Agung entró en erupción en 1963. matando a más de 1, 000 personas.
Antes de que los volcanes entren en erupción, a menudo hay señales de advertencia. Pequeños terremotos que rara vez sienten los humanos pero que los sismógrafos emanan del volcán. Columnas de vapor de agua se elevan desde el cráter. Cuando el volcán comienza a emitir gases como dióxido de carbono y dióxido de azufre, la erupción puede ser inminente.
Pero acercarse a la cima de un volcán es un trabajo peligroso. El uso de la teledetección para detectar el aumento de las emisiones de dióxido de carbono y dióxido de azufre sin poner en peligro a las personas o los equipos aumentaría enormemente la comprensión humana de los volcanes. Las emisiones de sensores remotos podrían prevenir desastres humanitarios y falsas alarmas.
El monte Agung aún no ha entrado en erupción (en el momento en que se escribió este artículo), pero la actividad sísmica sigue siendo intensa. Los funcionarios balineses comienzan a preguntarse si una erupción realmente es inminente; las personas que fueron evacuadas de la zona quieren regresar a sus hogares y el turismo ha bajado.
Investigadores, incluido el vulcanólogo de la Universidad Tecnológica de Michigan, Simon Carn, han publicado una colección de artículos que incluyen "Detección espacial de fuentes de dióxido de carbono localizadas" en la revista. Ciencias ; el artículo detalla la primera medición conocida de fuentes de dióxido de carbono naturales y antropogénicas localizadas de un satélite en órbita terrestre baja.
Los cinco artículos de la Colección Especial Científica OCO-2 muestran las capacidades del satélite Orbiting Carbon Observatory-2 (OCO-2) de la NASA; Las mediciones de los sensores del satélite proporcionan información sobre cómo el carbono une todo en la Tierra. La investigación cuenta con el apoyo del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA.
Monitoreo de emisiones de CO2 desde el espacio
El artículo coautor de Carn analiza cómo el equipo de investigación ha tomado alta resolución, mediciones espaciales sensibles del dióxido de carbono atmosférico a una escala de kilómetros. Estos datos revelan que los sensores del satélite son capaces de localizar fuentes localizadas de dióxido de carbono en la atmósfera, una tarea difícil considerando la gran cantidad de dióxido de carbono de fondo en la atmósfera para empezar.
Esta figura muestra las mediciones de dióxido de carbono en el volcán Yasur en Vanuatu el 30 de mayo de 2015. Yasur es un volcán muy activo y una de las fuentes más fuertes de emisiones de gases volcánicos en la Tierra. Los datos de OCO-2 (panel izquierdo) muestran una pequeña mejora de CO2 a favor del viento (noroeste) del volcán. El panel del medio muestra los datos de OCO-2 reescalados para mostrar el exceso de concentración de dióxido de carbono en la columna volcánica por encima de la concentración de fondo en la región. La figura muestra que la señal volcánica es muy pequeña, solo un 1 por ciento por encima del carbono atmosférico de fondo. Esto demuestra por qué se necesitan sensores satelitales extremadamente sensibles como OCO-2 para detectar fuentes de CO2 localizadas. El panel de la derecha muestra las concentraciones reales de dióxido de carbono destacando los píxeles de medición considerados parte de la columna volcánica. Crédito:NASA JPL
El satélite usa espectrometría; los sensores a bordo del satélite miden la luz solar reflejada (radiación) con una resolución espectral alta utilizando longitudes de onda indetectables para el ojo humano. Cuando la luz atraviesa el dióxido de carbono, algo es absorbido por el gas. La luz restante rebota en el océano y la Tierra. Los sensores OCO-2 miden la luz que rebota para cuantificar lo que fue absorbido por el dióxido de carbono. permitir a los científicos aislar las fuentes de emisión, ya sea humano o natural.
"El enfoque principal del artículo es detectar localizados, emisiones puntuales de dióxido de carbono en lugar de medir la concentración a gran escala en la atmósfera, "dice Carn, profesor asociado del Departamento de Ingeniería y Ciencias Geológicas y Mineras. "Los volcanes pueden ser fuertes, fuentes localizadas de dióxido de carbono. Pero a nivel mundial, toda la evidencia disponible indica que las actividades humanas están emitiendo mucho más dióxido de carbono que los volcanes ".
La resolución espacial del satélite OCO-2 (2,25 kilómetros) es lo suficientemente alta como para que las señales químicas no se diluyan. Sin embargo, mientras que las mediciones de OCO-2 no tienen precedentes, el satélite no puede utilizarse como una herramienta rutinaria de monitoreo de volcanes porque no pasa por el mismo lugar de la Tierra con la suficiente frecuencia.
"Esta es una demostración de que la técnica funciona, pero necesitamos mejores sensores antes de que se convierta en una herramienta de supervisión de rutina, especialmente para los volcanes donde esperamos cambios rápidos en las emisiones de gases, ", Dice Carn." Si pudiéramos medir el dióxido de carbono volcánico del espacio de forma rutinaria, sería una adición muy poderosa a las técnicas que usamos. Ese tipo de observación sería útil (para Agung) en este momento ".
Carn examinó los datos satelitales para encontrar mediciones de dióxido de carbono detectables en el espacio de tres volcanes en la nación insular de Vanuatu en el Pacífico. Uno de estos, Monte Yasur, ha estado en erupción desde al menos el 1700, y el día de la medición de OCO-2 estaba emitiendo dióxido de carbono aproximadamente 3.4 partes por millón por encima de los niveles atmosféricos de fondo, equivalente a unos 42 kilotones de emisiones. En comparación, promedio de emisiones humanas 100, 000 kilotones al día.
Los sensores de OCO-2 también midieron las emisiones de dióxido de carbono sobre la cuenca de Los Ángeles, detectando una especie de "domo" de dióxido de carbono. Las áreas urbanas representan más del 70 por ciento de las emisiones antropogénicas.
"Los procesos naturales en la Tierra actualmente pueden absorber aproximadamente la mitad de las emisiones de combustibles fósiles humanos, "dice Annmarie Eldering, Científico adjunto del proyecto OCO-2 en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California, y autor principal de un artículo general en Ciencias sobre el estado de la ciencia OCO-2. "Si esos procesos naturales fallan, ralentizar la útil eliminación de dióxido de carbono, el calentamiento inducido por los gases de efecto invernadero se aceleraría e intensificaría. Estos datos comienzan a darnos una mejor visión de cómo el clima afecta el ciclo del carbono, reduciendo la enorme incertidumbre sobre cómo ambos podrían cambiar en el futuro ".
Las mediciones de OCO-2 en Los Ángeles fueron lo suficientemente detalladas como para capturar las diferencias en las concentraciones dentro de la ciudad como resultado de fuentes localizadas. También rastrearon la disminución de las concentraciones de dióxido de carbono a medida que la nave espacial pasaba de la atestada ciudad a los suburbios y al desierto escasamente poblado del norte.
