Los turistas que visitaron Whakaari / White Island el 9 de diciembre del año pasado no recibieron ningún aviso de su inminente erupción violenta. La explosión de vapor ácido y gases mató a 21 personas, y la mayoría de los supervivientes sufrieron heridas graves y quemaduras graves.

La tragedia nos impulsó a desarrollar un sistema de alerta temprana. Nuestra investigación muestra patrones de actividad sísmica antes de una erupción que hacen posible la alerta anticipada. Si nuestro sistema hubiera estado en su lugar, habría dado la alerta 16 horas antes de la mortal erupción del volcán.

También nos motivó el hecho de que varios otros volcanes de Nueva Zelanda plantean amenazas similares. Las explosiones y oleadas en el popular destino turístico del área geotérmica de Waimangu mataron a tres personas en 1903, una erupción en la isla Raoul en 2006 mató a una persona, balística en el monte Ruapehu en 2007 causó lesiones graves y los turistas escaparon por poco de dos erupciones en una popular caminata en el parque nacional de Tongariro en 2012.

Nuestro sistema de advertencia automatizado proporciona información sobre peligros en tiempo real y un nivel de seguridad mucho mayor para proteger a los turistas y ayudar a los operadores a determinar cuándo es seguro visitar los volcanes.

Una historia de erupciones

Nueva Zelanda tiene una red de instrumentos de monitoreo que miden continuamente incluso los movimientos de tierra más pequeños. Esta red GeoNet ofrece datos de alta velocidad de volcanes, incluyendo Whakaari, pero actualmente no se utiliza como un sistema de alerta en tiempo real para erupciones volcánicas.

Aunque alineado con las mejores prácticas internacionales, El sistema actual de Nivel de alerta de volcán (VAL) de GeoNet se actualiza con demasiada lentitud, porque se basa principalmente en el juicio y el consenso de expertos. Tampoco estima la probabilidad de una erupción futura; en cambio, da una vista hacia atrás del estado del volcán. Todas las erupciones pasadas en Whakaari ocurrieron en los niveles de alerta 1 o 2 (disturbios), y el nivel se elevó solo después del evento.

Nuestro estudio utiliza algoritmos de aprendizaje automático y la última década de datos de monitoreo continuo. Durante este tiempo hubo cinco erupciones registradas en Whakaari, muchos similares al evento de 2019. Desde 1826, Ha habido más de 30 erupciones en Whakaari. No todos fueron tan violentos como 2019, pero debido a que hay agua caliente y vapor atrapados en un área hidrotermal sobre una capa poco profunda de magma, podemos esperar explosiones destructivas cada uno a tres años.

La erupción del año pasado estuvo precedida por 17 horas de alerta sísmica. Esto comenzó con un fuerte estallido de actividad sísmica de cuatro horas, que creemos que era un fluido magmático fresco que se elevaba para agregar presión al gas y al agua atrapados en la roca de arriba.

Esto llevó a su eventual estallido, como la tapa de una olla a presión que se despega. Una señal similar se registró 30 horas antes de una erupción en agosto de 2013, y estuvo presente (aunque menos obvio) en otras dos erupciones en 2012.

Construyendo un sistema de alerta temprana

Utilizamos sofisticados algoritmos de aprendizaje automático para analizar los datos sísmicos en busca de patrones no descubiertos en el período previo a las erupciones. El estallido de energía de cuatro horas resultó ser una señal que a menudo presagiaba una erupción inminente.

Luego usamos estos patrones previos a la erupción para enseñarle a un modelo de computadora a generar una alerta y probamos si podía anticipar otras erupciones de las que no había aprendido. Este modelo seguirá "aprendiendo por experiencia". Cada evento sucesivo que usamos para enseñarlo mejora su capacidad para pronosticar el futuro.

También hemos estudiado la mejor manera de optimizar cuando se emiten alertas para hacer el sistema de alerta más efectivo. La principal compensación es entre un sistema que es muy sensible y genera muchas alertas versus uno que pone el listón bastante alto. pero también pierde algunas erupciones.

Nos decidimos por un umbral que genera una alerta cada vez que la probabilidad de una erupción supera el 8,5%. Esto significa que cuando se genera una alerta, cada una con una duración de aproximadamente cinco días, existe una probabilidad de 1 en 12 de que ocurra una erupción.

Este sistema habría generado una alerta para cuatro de las últimas cinco erupciones importantes en Whakaari. Habría proporcionado una advertencia de 16 horas para la erupción de 2019. Pero estas evaluaciones se han realizado con el beneficio de la retrospectiva:los sistemas de pronóstico solo pueden demostrar su valor en datos futuros.

Creemos que hay una buena posibilidad de que se detecten erupciones como la de 2019 o más. La compensación es que las alertas, si se actúa sobre ella, mantendría la isla fuera del alcance de los visitantes durante aproximadamente un mes al año.

A donde desde aqui

Hemos estado operando el sistema durante cinco meses, 24 horas al día, 7 días a la semana, y están trabajando con GNS Science sobre la mejor manera de integrar esto para fortalecer sus protocolos existentes y proporcionar advertencias más oportunas en los volcanes de Nueva Zelanda.

Planeamos desarrollar el sistema para los otros volcanes activos de Nueva Zelanda, incluyendo el monte Tongariro y el monte Ruapehu, que reciben decenas de miles de visitantes cada año. Finalmente, esto podría ser valioso para otros volcanes en todo el mundo, como el monte Ontake en Japón, donde una erupción de 2014 mató a 63 personas.

Debido al inmenso valor público de este tipo de sistemas de alerta temprana, Hemos hecho que todos nuestros datos y software estén disponibles en código abierto.

Aunque la mayoría de las erupciones en Whakaari parecen ser predecibles, es probable que haya eventos futuros que desafíen las advertencias. En 2016 hubo una erupción que no tuvo un precursor sísmico obvio y esto no habría sido anticipado por nuestro sistema de alerta.

Las erupciones en otros volcanes pueden ser predecibles usando métodos similares si hay suficientes datos para entrenar modelos. En todo caso, operadores humanos, ya sea asistido o no por sistemas de alerta temprana, seguirá desempeñando un papel importante en la protección de quienes viven cerca de los volcanes o los visitan.

Este artículo se ha vuelto a publicar de The Conversation con una licencia de Creative Commons. Lea el artículo original.