Vulcões
Como as erupções vulcânicas são previstas na Islândia
Saiba como os cientistas monitorizam e preveem as erupções vulcânicas na Islândia
A Islândia é um dos locais geologicamente mais ativos do mundo. É por isso que a Islândia é tão única e dinâmica! No entanto, é por essa mesma razão que é importante que os cientistas e os peritos governamentais sejam capazes de prever eficazmente quando e onde poderá ocorrer uma erupção vulcânica.
Mas já alguma vez se perguntou como é que os vulcanólogos conseguem prever uma erupção quando tudo parece invisível, a acontecer debaixo da terra até ao momento em que a lava rebenta do solo? Saiba agora que tipos de dados são utilizados e os desafios enfrentados pelos peritos em riscos naturais e científicos na Islândia para prever erupções vulcânicas.
Vulcanólogos da Universidade da Islândia preparam-se para efetuar medições de lava no primeiro dia da erupção de Meradalir no sistema vulcânico Fagradalfjall, Reykjanes, Islândia, agosto de 2022. Foto por Jessica Poteet.
Como se formam os vulcões na Islândia
Antes de podermos compreender os tipos de dados recolhidos pelos cientistas que monitorizam os vulcões islandeses, precisamos de compreender como se formam estes sistemas vulcânicos (de uma forma muito geral, claro!).
Saber como se formam ajuda-nos a compreender por que razões os cientistas recolhem os dados que recolhem. Eis uma breve explicação de como muitos vulcões islandeses iniciam a sua fase de pré-erupção:
O magma move-se para cima, vindo das profundezas da terra. Em muitos vulcões islandeses, o magma começa a acumular-se debaixo da terra durante anos ou meses antes de uma erupção começar. Este magma irá quebrar o leito rochoso existente à medida que se move para cima e para fora, a partir de zonas muito profundas da crosta terrestre ou do limite do manto, acumulando-se no subsolo.
O magma começa a concentrar-se e acumular-se. Irá acumular-se em diferentes tipos de zonas de armazenamento de magma, como sills (soleiras) ou câmaras magmáticas. Trata-se de diferentes tipos de reservatórios subterrâneos que variam em tamanho, forma e no tempo durante o qual são utilizados.
O volume de magma aumenta e a pressão aumenta. A pressão começará a acumular-se à medida que o volume de magma subterrâneo aumenta e empurra o leito rochoso. O solo acima da acumulação de magma começará a elevar-se se houver magma suficiente acumulado.
O magma é injetado na crosta superficial. Quando a pressão e o volume atingem o máximo (único para cada sistema), o magma liberta-se e move-se rapidamente para a superfície através de chaminés vulcânicas ou condutas 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 irá romper o solo e entrar em erupção através de (a) uma erupção explosiva de lava, piroclastos e cinzas, como no Eyjafjallajökull, ou (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 principais etapas e momentos geológicos que os cientistas e especialistas em riscos naturais procuram para prever o que irá acontecer a seguir na vida de um vulcão. Eles procuram a acumulação, a ascensão e a erupção do magma.
Agora que compreendemos a sequência básica de acontecimentos que levam a uma erupção vulcânica (mais uma vez, de forma muito geral), podemos passar a falar sobre os dados!
Exemplos de tipos de dados que os cientistas e especialistas em riscos naturais utilizam para estudar e prever vulcões: (1A&B) Dados de sismos, mas representados num mapa (1A) e depois representados num espaço 3D para mostrar a profundidade (1B); (2) Um mapa feito a partir de duas passagens do satélite InSAR sobre a península de Reykjanes, que mostra a elevação sobre a região de Svartsengi; (3) outro tipo de dados sísmicos (acústicos) que mostram as ondas sonoras de sismos a atingir um recetor terrestre; (4) Gráficos de GPS com o movimento em Krýsuvík, mostrando o movimento na direção norte-sul, na direção este-oeste e na direção vertical (subida/descida); e (5) dados de furos de sondagem que mostram a temperatura, pressão, sismos e litologia (ou seja, tipos de rochas). 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 os vulcanólogos e especialistas em riscos naturais recolhem e estudam para os ajudar a prever uma erupção, desde as profundezas da terra até ao espaço sideral. Vamos resumir estes tipos de dados e discutir em detalhe como cada um deles ajuda os cientistas. Eis uma rápida síntese:
Dados sísmicos - monitorizam sismos causados pelo movimento do magma e pela tensão ou compressão na crosta terrestre
Dados de GPS - rastreiam movimentos em tempo real para cima, para baixo ou laterais do solo num ponto específico.
Dados InSAR - utilizam satélites para medir o deslocamento do solo a longo prazo e com alta resolução de uma grande área
Dados de furos de sondagem - utilizam diferenças de temperatura, inclinação, pressão, química e dinâmica de fluidos para monitorizar alterações no subsolo
Dados observacionais - aproveitam os nossos cinco sentidos para recolher dados sobre alterações no ambiente local
Dados analógicos - recorrem a dados do passado e de outros sistemas vulcânicos semelhantes para ajudar a estabelecer paralelos com os acontecimentos atuais
Como pode ver, existem muitos tipos de dados que os cientistas e especialistas em riscos naturais têm à sua disposição 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 a forma como a tensão e o magma se movem num sistema vulcânico. Os padrões nestes sinais podem revelar quando o magma está a acumular-se, a subir, a fraturar a rocha ou a pressurizar o sistema. Os dados sísmicos compreendem habitualmente a magnitude do sismo, a profundidade do mesmo e a localização na superfície diretamente acima do sismo. Utilizando as estatísticas de muitos sismos ao longo do tempo, os especialistas em sismologia podem começar a desenhar uma imagem do movimento e da tensão no subsolo. Por exemplo, estarão todos os sismos de uma área localizados em profundidades semelhantes ou estarão todos alinhados em diferentes profundidades? Isto poderá potencialmente fazer a diferença entre a formação de uma soleira (sill) ou de um dique.
Dados de GPS
Ao utilizar quer o GPS quer o GNSS, que são recetores fixos no solo e ancorados à terra que utilizam satélites para medir a sua posição com precisão milimétrica. Ao monitorizar pequenas mudanças ao longo do tempo, os cientistas conseguem detetar a deformação do solo num único ponto causada pelo movimento do magma sob um sistema vulcânico. O conjunto de dados baseado em satélite da Islândia monitoriza o movimento lateral, como norte, sul, este ou oeste, mas também o movimento no eixo y, ou seja, para cima ou para baixo. Por exemplo, o movimento para cima pode indicar que o magma está a acumular-se no subsolo, mas o movimento para baixo pode indicar que o magma está a esvaziar de uma câmara magmática e a mover-se para outro local.
Dados InSAR
Esta sigla significa Interferometria de Radar de Abertura Sintética (prometemos que não haverá teste sobre isto!) e é um tipo importante de dados recolhidos por satélite que mede o movimento regional ao longo de um período de tempo mais prolongado. De uma forma muito geral, um tipo específico de satélite passa sobre uma região, disparando radar sobre a superfície terrestre. Se for capaz de o fazer 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 complexos de ler, mas áreas de cor ampla significam menos movimento e áreas com faixas de cor mais estreitas significam mais movimento ou deformação do solo.
Dados de furos de sondagem
Se existirem furos de sondagem executados na área, os sensores e monitores colocados no fundo do poço medem uma série de tipos de dados, incluindo temperatura, inclinação, pressão, química dos gases, dinâmica dos fluidos e até sismicidade. Aumentos de temperatura, alterações de pressão e a elevação de determinados gases podem ser avisos precursores de movimento magmático. Por exemplo, em 2023, na central geotérmica de Svartsengi, os aumentos de SO2 indicaram que o magma estava a subir no subsolo e a aproximar-se da profundidade do furo de sondagem. E muitas das estações de observação de vulcões aqui têm medidores que avaliam a inclinação do solo.
Dados observacionais
Este é um conjunto de dados imprevisto e nem sempre é um conjunto de dados formal. São apenas observações humanas de alterações locais e regionais que nos podem alertar para uma futura erupção vulcânica. Algumas das principais coisas a que os especialistas em riscos naturais prestam atenção na Islândia incluem inundações glaciares à medida que um sistema vulcânico aquece, o aquecimento do abastecimento de água à medida que os poços locais registam o aumento de calor, ou a intensificação do vapor no solo ou o aumento da atividade hidrotermal. Isto também pode incluir a deslocação ao terreno e a realização remota de levantamentos com drones, bem como medições de fraturas recentes, escarpas de falhas e deslocamento do solo.
Dados analógicos
Os cientistas utilizam dados analógicos de sistemas vulcânicos semelhantes, na Islândia ou no estrangeiro, para formular hipóteses sobre o significado dos seus dados e quando o vulcão poderá entrar em erupção, comparando-o com outros vulcões semelhantes. Isto inclui analisar todos os dados acima referidos de outros sistemas para verificar se é possível estabelecer paralelos entre os sistemas. Por exemplo, com Svartsengi, os especialistas locais estão a utilizar a cronologia de erupções e dados do subsolo dos fogos de Krafla e de Holuhraun para ajudar a estimar o tempo entre erupções individuais na sequência 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 que foram obtidas a partir de mapeamento de campo presencial e dados InSAR; (2) um modelo da taxa de fluxo de entrada de magma na soleira subterrânea sob Svartsengi; (3) sismos mapeados por profundidade e tempo, com a atividade vulcânica anómala (movimento de magma no subsolo, mas sem erupções) representada. Dados do Boletim de Vulcanologia e do Centro Vulcanológico Nórdico da Universidade da Islândia, e do Instituto Meteorológico da Islândia.
Como é que os cientistas utilizam estes dados para prever vulcões?
Após recolherem estes dados, os cientistas utilizam depois todos estes dados em conjunto para criarem uma imagem global de um sistema vulcânico e do seu estado atual. Trata-se habitualmente de imagens constantes de um sistema, que evoluem à medida que o magma se acumula, se move e entra em erupção. Podem utilizar grande parte destes dados para criar um modelo do subsolo de forma a estimar os volumes de magma e as taxas de preenchimento 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 de acumulação subterrânea de magma, ou representações 4D da acumulação de magma ao longo do tempo.
Fiabilidade dos dados na previsão de erupções vulcânicas
Estes dados são fiáveis? Na sua maioria, 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 (extremamente comum na Islândia) e até tempestades geomagnéticas ativas vindas do sol que causam auroras (também comuns na Islândia) podem afetar os dados de GPS.
Os dados InSAR só funcionam em terra e se a região estiver livre de neve e nuvens.
Portanto, existem muitos fatores que podem afetar os dados e a sua recolha, embora os especialistas consigam normalmente ter em conta estes problemas e fazer correções.
Claro que, embora os próprios dados possam ser bastante fiáveis no geral, interpretar o seu significado pode sempre revelar-se um desafio. Nem todo o enxame sísmico é um precursor de uma erupção, nem todo o campo de lava fumegante significa que o magma está perto da superfície. Não existe uma previsão 100% segura no que toca a erupções vulcânicas, mas os cientistas conseguem normalmente identificar períodos de tempo em que é mais provável que ocorra uma erupção na fase que a antecede. E assim que o magma atinge uma profundidade suficientemente baixa, os cientistas têm normalmente entre 30 minutos e algumas horas para alertar o público sobre uma erupção iminente.
A última palavra sobre a previsão de vulcões na Islândia
Esperamos que isto lhe dê uma nova apreciação da quantidade de dados que precisam de ser recolhidos e interpretados por especialistas, bem como uma compreensão de como prever uma erupção vulcânica não é uma tarefa infalível e exata. É difícil prever algo que não conseguimos ver diretamente com os nossos olhos. No entanto, embora prever uma erupção vulcânica seja complexo e desafiante, os cientistas da Islândia superam as expectativas todos os dias!
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Monitorizar os vulcões da Islândia ajuda os cientistas a compreender quando uma erupção pode estar próxima, mas nada se compara a testemunhar o incrível poder da lava derretida por si próprio. No Lava Show, o único espetáculo de lava ao vivo do mundo, pode vivenciar em segurança o fluxo de lava derretida real a apenas alguns metros de distância, enquanto aprende como a atividade vulcânica continua a moldar a paisagem em constante mudança da Islândia.
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Leia mais sobre como os islandeses monitorizam e analisam a atividade vulcânica
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Este artigo foi escrito pela geóloga Jessica Poteet. Ouça a entrevista com ela no Podcast Lava Academy.
