Vulcões
Como as erupções vulcânicas são previstas na Islândia
Aprenda como os cientistas monitorizam e preveem erupções vulcânicas na Islândia
A Islândia é um dos lugares geologicamente mais ativos do mundo. É por isso que a Islândia é tão única e dinâmica! Por isso, no entanto, é importante que cientistas e especialistas governamentais consigam prever de forma eficaz quando e onde uma erupção vulcânica pode ocorrer.
Mas já se perguntou como os vulcanólogos conseguem prever uma erupção quando tudo parece invisível, a acontecer no subsolo até ao momento em que a lava irrompe da terra? Saiba agora mais sobre os tipos de dados utilizados e os desafios enfrentados por especialistas científicos e em riscos naturais na Islândia para prever erupções vulcânicas.
Vulcanólogos da Universidade da Islândia preparam-se para recolher medições de lava no primeiro dia da erupção de Meradalir no sistema vulcânico de Fagradalfjall, Reykjanes, Islândia, agosto de 2022. Foto de Jessiac Poteet.
Como se formam os вулcões na Islândia
Antes de podermos entender os tipos de dados recolhidos pelos cientistas que monitorizam os vulcões islandeses, precisamos de entender como estes sistemas vulcânicos se formam (de forma muito geral, claro!).
Saber como se formam ajuda-nos a entender por que motivo os cientistas estão a recolher os dados que recolhem. Eis um breve resumo de como muitos vulcões islandeses iniciam a sua fase pré-erupção:
O magma move-se para cima a partir das profundezas da Terra. Em muitos vulcões islandeses, o magma começa a acumular-se no subsolo durante anos ou meses antes de uma erupção começar. Este magma fratura a rocha existente à medida que se desloca para cima e para fora, desde muito profundamente dentro da crosta terrestre ou do limite com o manto, e começa a acumular-se no subsolo.
O magma começa a acumular-se e a juntar-se. Ele acumula-se em diferentes tipos de zonas de armazenamento de magma, como soleiras ou câmaras magmáticas. Estes são diferentes tipos de reservatórios subterrâneos que variam em tamanho, forma e tempo de utilização.
O volume de magma aumenta, e a pressão aumenta. A pressão começa a acumular-se à medida que o volume de magma no subsolo aumenta e empurra a rocha existente. O solo acima da acumulação de magma começa a elevar-se se se acumular magma suficiente.
O magma é injetado na crosta superficial. Quando a pressão e o volume atingem um máximo (único para cada sistema), o magma liberta-se e move-se rapidamente para a superfície através de condutas ou chaminés vulcânicas de vulcões pré-existentes ou de uma rede de diques e fraturas com fissuras vulcânicas recém-formadas.
O magma entra em erupção, transformando-se em lava. O magma liberta-se do solo e entra em erupção, quer como (a) uma erupção explosiva de lava, ejecta e cinzas, como a do Eyjafjallajökull, quer como (b) uma erupção efusiva de lava, como as erupções atuais em Fagradalsfjall e Svartsengi.
Então, por que razão analisámos este processo? Agora já conhece as etapas geológicas-chave e os momentos que os cientistas e especialistas em riscos naturais procuram quando preveem o que acontecerá a seguir na vida de um vulcão. Eles procuram acumulação, ascensão e erupção de magma.
Agora que compreendemos a sequência básica de eventos que leva a uma erupção vulcânica (mais uma vez, de forma muito geral), podemos passar a falar dos dados!
Exemplos de tipos de dados que cientistas e especialistas em riscos naturais utilizam para estudar e prever vulcões: (1A&B) Dados de sismicidade, mas representados num mapa (1A) e depois em 3D para mostrar a profundidade (1B); (2) Um mapa criado a partir de duas passagens de satélite InSAR sobre a península de Reykjanes, que mostra elevação na região de Svartsengi; (3) outro tipo de dados sísmicos (acústicos) que mostra as ondas sonoras de sismos a atingir um recetor no solo; (4) gráficos GPS de movimento em Krýsuvík, mostrando movimento na direção norte-sul, leste-oeste e cima-baixo; e (5) dados de furos de sondagem que mostram temperatura, pressão, sismos e litologia (isto é, tipos de rocha). Dados do Instituto Meteorológico da Islândia (IMO) e do Journal of Geophysical Research, campo geotérmico de Krafla, 2026.
Dados que os especialistas utilizam para prever vulcões
Existem muitos tipos diferentes de dados que vulcanólogos e especialistas em riscos naturais recolhem e estudam para os ajudar a prever uma erupção, desde as profundezas da Terra até ao espaço exterior. Vamos resumir estes tipos de dados e discutir em detalhe como cada um deles ajuda os cientistas. Eis uma breve síntese:
Dados sísmicos - monitorizam sismos causados pelo movimento do magma e por tensão ou compressão na crosta terrestre
Dados GPS - acompanham movimentos reais do solo para cima, para baixo ou laterais num ponto específico.
Dados InSAR - usam satélites para medir o deslocamento do solo, de alta resolução e a longo prazo, numa grande área
Dados de furos de sondagem - utilizam diferenças de temperatura, inclinação, pressão, química e dinâmica dos fluidos para monitorizar alterações no subsolo
Dados observacionais - recorrem aos nossos cinco sentidos para recolher dados sobre alterações no ambiente local
Dados análogos - trazem dados do passado e de outros sistemas vulcânicos semelhantes para ajudar a traçar paralelos com eventos atuais
Como pode ver, existem muitos tipos de dados ao dispor dos cientistas e especialistas em riscos naturais para estudar sistemas vulcânicos. Agora, vamos analisar cada um destes tipos de dados com mais detalhe.
Dados sísmicos
Estes dados acústicos registam vibrações na Terra, permitindo aos especialistas detetar sismos e acompanhar como o stress e o magma se movem dentro de um sistema vulcânico. Os padrões nestes sinais podem revelar quando o magma está a acumular-se, a subir, a fraturar rocha ou a pressurizar o sistema. Os dados sísmicos normalmente incluem a magnitude do sismo, a profundidade do sismo e a localização na superfície diretamente acima do sismo. Usando as estatísticas de muitos sismos ao longo do tempo, os especialistas em sismos podem começar a construir uma imagem do movimento e do stress no subsolo. Por exemplo, todos os sismos numa área estão localizados a profundidades semelhantes ou estão todos alinhados a diferentes profundidades? Isto poderá ser potencialmente a diferença entre a formação de uma soleira ou de um dique.
Dados GPS
Utilizando GPS e GNSS, que são recetores fixos, instalados no solo e ancorados à terra, que usam satélites para medir a sua posição com precisão ao milímetro. Ao acompanhar pequenas alterações ao longo do tempo, os cientistas conseguem detetar deformação do solo num único ponto causada pelo movimento do magma por baixo de um sistema vulcânico. O conjunto de dados baseado em satélite da Islândia acompanha o movimento lateral, como norte, sul, leste ou oeste, mas também o movimento no eixo y, isto é, para cima ou para baixo. Por exemplo, movimento ascendente pode indicar que o magma está a acumular-se no subsolo, mas movimento descendente pode indicar que o magma está a esvaziar-se de uma câmara magmática e a deslocar-se para outro local.
Dados InSAR
Isto significa Radar de Abertura Sintética Interferométrico (prometemos que não haverá teste sobre isto!), e é um importante tipo de dados recolhidos por satélite que mede movimento regional ao longo de um período de tempo mais longo. De forma muito geral, um tipo específico de satélite passa por cima de uma região, lançando radar sobre a superfície da terra. Se conseguir fazer isto duas vezes, em datas diferentes, os cientistas conseguem comparar as duas passagens diferentes do satélite e produzir um mapa regional de movimento. Os mapas produzidos são muito coloridos e complicados de ler, mas áreas com bandas de cor mais amplas significam menos movimento e áreas com bandas de cor mais estreitas significam mais movimento ou deformação do solo.
Dados de furos de sondagem
Se existirem furos de sondagem perfurados na área, sensores e monitores colocados no interior do furo medem uma grande variedade de tipos de dados, incluindo temperatura, inclinação, pressão, química dos gases, dinâmica dos fluidos e até sismicidade. Aumentos de temperatura, alterações de pressão e elevação de certos gases podem ser sinais de alerta precursor de movimento de magma. Por exemplo, em 2023, na central geotérmica de Svartsengi, aumentos de SO2 indicaram que o magma estava a ascender no subsolo e a aproximar-se da profundidade do furo de sondagem. E muitas das estações de observação vulcânica aqui têm medidores que medem a inclinação do solo.
Dados observacionais
Este é um conjunto de dados imprevisível e nem sempre é um conjunto de dados formal. Trata-se apenas de observações humanas em alterações locais e regionais que nos podem alertar para uma futura erupção vulcânica. Algumas das maiores coisas que os especialistas em riscos naturais procuram na Islândia incluem inundações glaciares à medida que um sistema vulcânico aquece, aquecimento do abastecimento de água à medida que os poços locais registam o aumento de calor, ou intensificação do vapor no solo ou aumento da atividade das características geotérmicas. Isto também pode incluir ir para o terreno e conduzir remotamente levantamentos com drones, bem como fazer medições de fraturas recentes, escarpas de falha e deslocamento do solo.
Dados análogos
Os cientistas utilizam dados análogos de sistemas vulcânicos semelhantes, seja na Islândia ou no estrangeiro, para formular hipóteses sobre o que os seus dados significam e quando o vulcão poderá entrar em erupção em comparação com outros vulcões semelhantes. Isto inclui analisar todos os dados acima de outros sistemas para ver se é possível encontrar paralelos entre sistemas. Por exemplo, no caso de Svartsengi, os especialistas locais estão a usar a cronologia da erupção e os dados do subsolo dos incêndios de Krafla e de Holuhraun para ajudar a estimar o tempo entre erupções individuais na série de atividade vulcânica.
Exemplos de tipos de modelos e gráficos que os cientistas e especialistas em riscos naturais criam a partir dos seus dados para prever erupções vulcânicas: (1) um mapa de novas fraturas na Península de Reykjanes, derivadas de mapeamento de campo no local e de dados InSAR; (2) um modelo da taxa de entrada de magma na soleira subterrânea sob Svartsengi; (3) sismos mapeados por profundidade e tempo, com a agitação vulcânica (movimento de magma no subsolo, mas sem erupções) representada. Dados do Bulletin of Volcanology e do Nordic Volcanological Center da Universidade da Islândia, e do Instituto Meteorológico da Islândia.
Como é que os cientistas usam estes dados para prever vulcões?
Depois de recolher estes dados, os cientistas utilizam-nos em conjunto para criar uma imagem completa de um sistema vulcânico e do seu estado atual. Estes são normalmente instantâneos continuamente atualizados de um sistema, que evoluem à medida que o magma se acumula, se move e entra em erupção. Podem usar grande parte destes dados para criar um modelo do subsolo, a fim de estimar volumes de magma e taxas de enchimento de câmaras magmáticas ou soleiras subterrâneas. Estes modelos podem ser gráficos 2D de tempo versus volume ou taxa e mapas de superfície, desenhos 3D da proposta acumulação de magma no subsolo ou representações 4D da acumulação de magma ao longo do tempo.
Fiabilidade dos dados na previsão de erupções vulcânicas
Estes dados são fiáveis? Na maior parte dos casos, os dados recolhidos na previsão de vulcões são geralmente fiáveis. No entanto, existem circunstâncias conhecidas que podem afetar a integridade dos dados.
A triangulação precisa de dados sísmicos requer uma rede densa de sensores.
O mau tempo (demasiado comum na Islândia) e até tempestades geomagnéticas ativas provenientes do Sol que provocam auroras (também comuns na Islândia) podem afetar os dados GPS.
Os dados InSAR só funcionam em terra e se a região estiver livre de neve e nuvens.
Por isso, existem muitos fatores que podem afetar os dados e a sua recolha, embora os especialistas normalmente consigam contabilizar estes problemas e fazer correções.
Claro que, embora os próprios dados possam ser globalmente bastante fiáveis, interpretar o que significam pode sempre revelar-se desafiante. Nem todos os enxames sísmicos são um precursor de uma erupção, nem todos os campos de lava fumegantes significam que o magma está perto da superfície. Não existe uma previsão a 100% quando se trata de erupções vulcânicas, mas os cientistas normalmente conseguem identificar períodos de tempo em que uma erupção é mais provável de acontecer no período que antecede a erupção. E, quando o magma fica suficientemente superficial, os cientistas normalmente têm entre 30 minutos e algumas horas para alertar o público para uma erupção iminente.
A palavra final sobre prever vulcões na Islândia
Esperamos que isto lhe dê uma nova apreciação pela quantidade de dados que precisam de ser recolhidos e interpretados pelos especialistas, e uma compreensão de como não se trata de uma tarefa precisa e infalível prever uma erupção vulcânica. É difícil prever algo que não conseguimos ver diretamente com os nossos olhos. Mas, mesmo sendo complexo e desafiante prever uma erupção vulcânica, os cientistas na Islândia estão à altura do desafio todos os dias!
Leia mais sobre como os islandeses monitorizam e tentam prever a atividade vulcânica
Veja lava real em fusão
No Lava Show, estes conceitos ganham vida da forma mais literal possível, através de uma derrama de lava quente e fumegante, de uma narrativa envolvente e de aprendizagem prática. Quer seja um viajante curioso ou um cientista em início de carreira, compreender a linguagem dos vulcões oferece uma apreciação mais profunda das poderosas forças naturais que moldam o nosso mundo. No Lava Show pode experimentar lava real, a fluir em segurança no interior, nas nossas localizações em Reykjavik ou Vík.
Descubra o Lava Academy Podcast onde encontra conversas aprofundadas sobre o maravilhoso mundo da geologia, dos vulcões e, claro, da lava!
Este artigo é escrito pela geóloga Jessica Poteet. Ouça a entrevista com ela no Lava Academy Podcast.
