Uso de SBAS para monitoreo del Complejo Volcánico Nevados del Chillan

El complejo volcánico Nevados del Chillan es uno de los volcanes activos de Chile. Siguiendo la sugerencia de la Oficina Nacional de Emergencias del Ministerio del Interior de Chile (ONEMI), se llevó a cabo un análisis de la deformación del cono volcánico durante los seis meses antes de su erupción de junio de 2019. El análisis se llevó a cabo usando la técnica “Short Baseline Subset (SBAS)”. Este artículo presenta los resultados obtenidos.  

Complejo Volcánico VNevados del Chillan

El complejo Volcánico Nevados del Chillan se encuentra en las coordenadas 36°52’ S – 71°22’ O, dentro de las provincias Diguillín y Punilla, Chile, tiene una altura de 1312m y de acuerdo con el Servicio Nacional de Minería y Geología  es considerado dentro de los 4 volcanes de mayor riesgo en el país. 

Morfología del Volcán

El complejo forma parte de la Cordillera Andina, se encuentra conformado por 17 puntos eruptivos con una dirección noroeste- sureste agrupados a su vez en dos sub-complejos: Cerro Blanco en el sector norte y Las Termas en el sur; siendo este último donde se ha concentrado la actividad eruptiva  en los últimos cien años. Su historia eruptiva se ha caracterizado por ser de tipo vulcaniana-pliniana, presentando en el año 2016 una de sus etapas eruptivas más importantes. Su actividad se caracteriza  por el crecimiento de un domo con alto contenido en sílice y su posterior colapso parcial, ocasionando flujos piroclásticos que se depositan a pocos kilómetros  del cráter. Dentro del sector sur del complejo se localizan diversos valles intermontanos de dimensiones importantes tales como ”Valle las Trancas y Valle Hermoso”, que de iniciar una fase  volcánica explosiva, sería la zona de mayor riesgo por las poblaciones localizadas al interior de los valles. En los años 2018 y 2019 el complejo volcánico ha presentado actividad efusiva-explosiva intermitente. 

Descripción del análisis

Se realizó un análisis multi-temporal InSAR para el periodo diciembre 2018 a mayo 2019 con la meta de identificar posibles cambios antes de la erupción de junio del 2019. El análisis se llevó a cabo usando la técnica “Short Baseline Subset (SBAS)” (Berardino et al., 2002) que permite generar pares de imágenes complejas e interferogramas a partir de líneas de base mínimas, lo que significa asegurar un proceso interferométrico robusto (Bernardigno et al., 2012). Se emplearon 14 imágenes Sentinel-1 en órbita ascendente con una temporalidad de dos imágenes por mes aproximadamente; además, se utilizó el modelo digital de elevación SRTM (resolución 90 m) para la remoción de los elementos topográficos.

Resultados

El uso de la técnica SBAS con estas imágenes permitió identificar zonas que están experimentando un crecimiento en la zona del cono activo y pequeñas zonas donde puede haber deformaciones negativas o hundimientos de terreno en las faldas del volcán. Los resultados obtenidos fueron sobrepuestos sobre una imagen multiespectral Sentinel-2 (Figura 1). El mapa representa en coloraciones del azul al rojo la velocidad promedio de movimiento del objeto observado con respecto al sensor radar, cuyo valor oscilo entre -35mm a 28mm para el periodo analizado. Los valores positivos, mostrados con pixeles de color celeste a azul, representan una deformación positiva o expansión en la parte más alta de los conos volcánicos. Es importante tener en mente que también se podría manifestar un movimiento de crecimiento sin erupción, al igual que una erupción sin algún proceso de crecimiento como precursor (Chausard y Amelung, 2012). Los valores negativos (coloraciones del amarillo al rojo) implican un alejamiento entre la superficie volcánica y el sensor que a su vez se asocia a procesos de hundimiento; los cuales se ubican en las laderas distales o pie de monte del complejo volcánico tales como las barrancas las Cabras y Cajón Nuevo al norte y los valles las Trancas y Shangrila al suroeste. 

Por otra parte, el análisis interferométrico no mostro resultado alguno hacia los alrededores que conforman el complejo volcánico donde hay una presencia de vegetación densa debido a la falta de coherencia entre los pixeles de todas las imágenes. En términos generales, el complejo volcánico presentó deformación mínima como es característico en este tipo de complejos masivos (Pinel et al., 2011; Pritchard et al., 2918); sin embargo, justifican un mayor monitoreo del volcán. 

Desde el punto de vista de la percepción remota, la actividad de este complejo Volcánico Nevados del Chillan brindó una oportunidad para mostrar la fortaleza de la alta periodicidad de revisita de los satélites Sentinel 1  y para poner a prueba las técnicas InSAR  para su posible aplicación en sistemas de alerta temprana. 

Figura 1. Resultados del análisis multi-temporal InSAR realizado en el Complejo Volcánico Nevados del Chillan, empleando la técnicas SBAS (Short Baseline Subset), (Bernardino at al 2002).


Referencias

Pritchard, M., Biggs, J., Wauthier, C. et al. Towards coordinated regional multi-satellite InSAR volcano observations: results from the Latin America pilot project. J Appl. Volcanol. 7, 5 (2018). https://doi.org/10.1186/s13617-018-0074-0.

V. Pinel,A. Hooper,S. De la Cruz-Reyna,G. Reyes-Davila,M.P. Doin,P. Bascou. The challenging retrieval of the displacement field from InSAR data for andesitic stratovolcanoes: Case study of Popocatepetl and Colima Volcano, Mexico. J.  Volcanol.  and Geothermal Research. 200, 1-2, 49-61.

 P. Berardino, G. Fornaro, R. Lanari, and E. Sansosti, “A new algorithm for surface deformation monitoring based on small baseline differential interferograms,” IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, Vol. 40, No. 11, 2375~2383, 2002.

Servicio Nacional de Geología y Minería de Chile. https://www.sernageomin.cl/complejo-volcanico-nevados-de-chillan/

Créditos

Esta investigación ha sido realizada en conjunto con UN-SPIDER y el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología de México (CONACYT) y la Universidad Autónoma del Estado de México (UAEMEX).

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