Pulso eruptivo del volcán Sangay y caída de ceniza

Emisión de gases y ceniza observada por el satélite GOES-16 la madrugada de hoy 02h40 TL.

Resumen
A partir de las 22h00 tiempo local (TL) del 20 de abril de 2023, las estaciones sísmicas de la RENSIG detectaron tremor de emisión correspondiente a un pulso eruptivo del volcán Sangay. Esta señal alcanzó tres picos de actividad, un primer pico a las 23h16 TL, un segundo -más fuerte que el anterior- a las 00h52 TL y un último pico de menor intensidad a las 02h50 TL. Luego la actividad bajó gradualmente hasta desaparecer cerca de las 04h00 TL del 21 de abril de 2023, lo cual indica una duración total del evento de cerca de 6 horas. Posteriormente, a las 11h50 TL se observa otro pulso de actividad, pero menor que los anteriores. Las columnas de ceniza correspondientes a esta erupción alcanzaron alturas de hasta 9 km sobre el nivel de la cumbre (14,3 km snm) y por la dirección de los vientos hacia el occidente han provocado caída de ceniza leve a moderada en las provincias de Chimborazo (cantones Guamote y Pallatanga), Bolívar (cantón Chillanes), Los Ríos (cantones Montalvo, Babahoyo y Baba) y Guayas (cantones Salitre, Bucay, Juján, Simón Bolívar). Este pulso eruptivo es de menor intensidad comparado con los pulsos eruptivos de septiembre 2020 y marzo 2021. En base a los datos compilados hasta el momento, se estima que su índice de explosividad volcánica (VEI, por sus siglas en inglés) fue de 2 en la escala que va de 0 a 8 (Newhall y Self, 1982); lo que lo clasifica como una erupción pequeña. Es importante recordar que estos eventos son comunes en el volcán Sangay y que los principales fenómenos que puede afectar a la ciudadanía son la caída de ceniza y lahares secundarios en caso de que ocurran lluvias fuertes en la zona alta del volcán. El IG-EPN se mantiene en vigilancia permanente e informará oportunamente en caso de detectar cambios en los parámetros de monitoreo del volcán Sangay.

Anexo técnico-científico
Sismicidad
Durante la noche del jueves 20 y la mañana del viernes 21 de abril de 2023, estaciones distales, ubicadas a más de 50 km con respecto al volcán Sangay, registraron episodios de tremor asociados a la emisión de columnas de ceniza. Este tremor alcanzó un primer pico a las 23h16 TL, un segundo pico más fuerte, a las 00h52 TL y un tercer pico de menor intensidad, a las 02h50 TL. El evento duró aproximadamente 6 horas (Figura 1). Posteriormente se registró otro evento puntual a las 11h50 TL.

Figura 1. Amplitudes de las señales sísmicas de la erupción del 20 y 21 de abril de 2023 en el Sangay, registradas en 3 estaciones regionales (lejanas al volcán: distancia mayor a 50 km). Las amplitudes son adimensionales (unidades en cuentas), y capturan la ocurrencia de 3 pulsos distintos, con picos que ocurren a las: 23h16, 00h52 y 02h50 tiempo local (TL).

Nubes de ceniza y caídas de ceniza
En imágenes satelitales de GOES-16, el 20 de abril de 2023 desde las 23h00 se observó una primera nube de gas y ceniza que alcanzó una altura máxima de 9 km sobre la cumbre a las 23h30 (14,3 km sobre el nivel del mar) y duró hasta las 00h10 TL del 21 de abril, dirigiéndose hacia el occidente. Una segunda nube de gas y ceniza se formó a partir de las 00h30 TL, alcanzando también 9 km sobre la cumbre y disminuyó gradualmente a partir de la 01h00 TL. Posteriormente, una nube de gas y ceniza de menor altura se formó a partir de las 02h50 TL y disminuyó hasta disiparse a las 04h00 TL. Estas nubes de vapor, gas y ceniza alcanzaron hasta 170 km de distancia al occidente del volcán, causando caídas de ceniza leves a moderadas en las provincias de Chimborazo (cantones Guamote y Pallatanga), Bolívar (cantón Chillanes), Los Ríos (cantones Montalvo, Babahoyo y Baba), y Guayas (cantones Salitre, Bucay, Jujan, Simón Bolívar) (Figs. 2 y 3).

Figura 2. Resultado de la simulación de caída de ceniza de Ash3D basada en la observación de las erupciones de la noche del 20 y madrugada del 21 de abril 2023 (altura de 9 km sobre la cumbre, duración de 2,5 horas y un volumen de 0,0024 km3). Los polígonos indican el espesor de la caída de ceniza según la simulación en milímetros. Las figuras negras indican las localidades desde las cuales se reportó caída de ceniza.

Figura 3. Fotos enviadas por integrantes de la Red de Observadores Volcánicos (ROVE). Sobre las consecuencias de la caída de ceniza, el día de hoy 21 de abril 2023.

Adicionalmente, desde las 11h50 TL hasta las 14h10 TL del 21 de abril, se observó otra emisión de gas y ceniza en imágenes satelitales. Ésta también se dirige hacia el occidente y es de similar altura que las emisiones anteriores (entre 8 y 9 km sobre la cumbre). Dicha actividad podría causar nuevamente caída de ceniza leve a moderada en las provincias de Chimborazo, Bolívar y Los Ríos.

Pronósticos a corto plazo de la actividad del volcán Sangay

Nota de descargo: Los pronósticos a corto plazo se definen en función de la evolución de la actividad reciente del volcán Sangay y presentan los principales fenómenos susceptibles de producirse. El grupo técnico-científico del Instituto Geofísico de la EPN actualiza periódicamente estos pronósticos para un periodo de días a semanas. En el caso de un proceso aproximadamente estacionario, no habrá cambios en los pronósticos. Los pronósticos están sujetos a cambios rápidos si se detectan anomalías en los parámetros de vigilancia volcánica. Los fenómenos naturales como las erupciones volcánicas son impredecibles en cuanto a su magnitud y cronología, por lo que los pronósticos son sólo una guía para la toma de decisiones por parte de las autoridades y del público. Los pronósticos pueden diferir de los escenarios de los mapas de amenaza volcánica en función de las condiciones actuales. El orden de los pronósticos no está basado en cálculos sino en función de las conclusiones de la evaluación de la actividad reciente del volcán.

1. Más probable: continúa la actividad eruptiva. En este escenario se espera la ocurrencia de nuevas columnas eruptivas de gas y ceniza que pueden alcanzar hasta 9 km sobre el nivel de la cumbre; similares a las registradas en la noche del 20 de abril y en la madrugada y tarde del 21 de abril. Las emisiones pueden provocar caída de ceniza leve a moderada a nivel provincial (principalmente en Chimborazo, Bolívar, Los Ríos y Guayas), dependiendo de la dirección y velocidad del viento. Lahares secundarios pueden formarse por la removilización de la ceniza recién depositada debido a fuertes lluvias en las zonas altas del volcán, principalmente hacia el río Upano.
2. Menos probable: disminución gradual de la actividad con columnas eruptivas de altura entre 2-6 km sobre la cumbre y caídas de ceniza a nivel cantonal (principalmente en la provincia de Chimborazo), dependiendo de la dirección y velocidad del viento.
3. Muy poco probable: aumento rápido y significativo de la actividad interna y superficial del volcán con columnas eruptivas altas (>10 km sobre la cumbre) y caídas de ceniza a nivel provincial, flujos piroclásticos y lahares principalmente hacia el río Upano.

Recomendaciones generales
Dado que el volcán Sangay se encuentra en una zona remota los principales fenómenos que puede causar afectación a la población son: la caída de ceniza y lahares secundarios. Por esta razón el IG-EPN recomienda: en caso de estar en la zona de caída de ceniza protegerse con mascarilla, gafas de protección y limitar su exposición (más información: http://www.ivhhn.org/es/ash-protection). En caso de ocurrir lluvias fuertes en la zona alta del volcán pueden formarse lahares que descienden por los ríos que nacen en el volcán, principalmente el río Upano que pudiesen afectar la carretera Puyo-Macas, por ello se recomienda vigilar el caudal del río y evitar estar en las cercanías de los mismos.

Mantenerse informado de la evolución de la actividad eruptiva en la página web del Instituto Geofísico y en sus redes sociales Twitter, Facebook y Telegram. Seguir las recomendaciones de las autoridades de gestión de riesgos (SGR y GADs).

El IG-EPN se mantiene atento a la evolución de la actividad en el volcán Sangay e informará oportunamente en caso de detectar cambios en los parámetros de vigilancia.

Elaborado por: B. Bernard, F.J. Vasconez, A. Vásconez, S. Hernández, S. Hidalgo, D. Sierra, S. Aguaiza.
Instituto Geofísico
Escuela Politécnica Nacional

Aumento en los parámetros de vigilancia en el Complejo Volcánico Chiles – Cerro Negro

Resumen
Desde el 9 de marzo de 2023 se registra un nuevo incremento en la actividad sísmica del Complejo Volcánico Chiles – Cerro Negro (CV-CCN). Esta actividad está caracterizada por un enjambre de sismos de tipo volcano-tectónico los cuales se asocian a la fractura de rocas en el interior del volcán. Hasta el momento se ha registrado más de 63.000 eventos y el nivel de actividad interna ha sido catalogada como alta. A la fecha del presente informe, el sismo de mayor magnitud ocurrió el 01 de abril de 2023 a las 11H11 (TL), el cual alcanzó una magnitud de 3.7 MLv. Es importante indicar que en episodios anteriores se registró actividad sísmica simultánea en las zonas vecinas de Potrerillos y Chalpatán, regiones en las que se ha identificado fallas activas. En estas zonas se han registrado eventos con magnitudes superiores a 5 Mw en 2014 y en 2022 los cuales causaron daños en viviendas e infraestructura cercanas a los epicentros.

Los epicentros de este enjambre sísmico coinciden con el flanco sur del Chiles, zona donde se observa deformación superficial, otro parámetro de vigilancia que muestra tasas de cambio cada vez mayores en las estaciones cercanas durante las últimas semanas. En base a esto, se puede inferir que su causa es un proceso intrusivo reciente. Además, los resultados de la última campaña (20 – 22 marzo, 2023), realizada en varias fuentes termales cercanas al CV-CCN también muestra valores altos de concentración de los gases CO2 y H2S, lo que implica una perturbación del sistema hidrotermal, que, de intensificarse, podría producir explosiones freáticas. El Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional comunicará oportunamente cualquier cambio relevante en el nivel de actividad del complejo volcánico Chiles – Cerro Negro.

Antecedentes
El Complejo Volcánico Chiles – Cerro Negro (CV-CCN) está compuesto por dos estratovolcanes considerados “Potencialmente Activos”, ubicados en la frontera entre Ecuador y Colombia, a 24 km al oeste de la ciudad de Tulcán, a 130 km al norte de la ciudad de Quito y 90 km de la ciudad de Pasto, departamento de Nariño (Colombia). Desde el año 2013, la zona ha registrado una serie de enjambres sísmicos, dentro de los cuales sobresalen el evento del 20 de octubre de 2014, el cual alcanzó una magnitud de 5.6 Mw (magnitud momento) y el del 25 de julio del 2022 que alcanzó una magnitud de 5.6 Mw. La compleja interacción entre el sistema magmático del CV-CCN, las fallas tectónicas regionales del sistema “El Angel” y el sistema hidrotermal juegan un papel crucial para las interpretaciones de los procesos que ocurren en esta zona.

Dada su localización en la zona fronteriza, perteneciente a la provincia del Carchi – Ecuador y al departamento de Nariño – Colombia, el CV-CCN es vigilado de manera conjunta por el Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional (IG-EPN) y el Servicio Geológico Colombiano (SGC) a través del Observatorio Vulcanológico y Sismológico de Pasto (OVSP) (Figura 1).

Figura 1. Localización de estaciones telemétricas (sismómetros, inclinómetros y cGPS) además de los sitios de muestreo en fuentes termales para la vigilancia volcánica del CVCCN a cargo del IG-EPN y el OVP. La línea segmentada amarilla representa la frontera entre Ecuador y Colombia.

Sismicidad
A partir del 9 de marzo de 2023 se incrementaron los registros de eventos sísmicos, fundamentalmente relacionados con procesos de fractura. En la Figura 2 se muestra el número diario de estos sismos desde inicios del mes de marzo de 2023. Se aprecia la tendencia ascendente de la actividad llegando a superar los 4000 eventos el 12 de marzo. Estos sismos volcano-tectónicos (VT´s) son resultado de la fractura de rocas debido a las presiones internas, posiblemente causadas por un proceso intrusivo (i.e. ingreso de magma) bajo el complejo volcánico.

Además, en la última semana de febrero y en la última de marzo se ha detectado varios eventos de largo periodo (LP’s) y de muy largo periodo (VLP’s), que están relacionados al movimiento de fluidos. Dichos fluidos pueden estar asociados tanto al magma en intrusión, como ser consecuencia de la interacción de éste con el sistema hidrotermal.

Figura 2.- Gráfico de barras con el número diario de eventos registrados en el CV-CCN desde el 1 de marzo hasta el 10 de abril de 2023.

La Figura 3 muestra la forma de onda y el espectrograma de un evento de muy largo período que ocurrió el día 23 de febrero a la 01h23 (TL), el cual alcanzó una magnitud de 2.5 MLv. El espectrograma de dicho evento en la estación CHL1 muestra un contenido importante de bajas frecuencias, con un pico máximo en 0.3 Hz. Este evento fue localizado en el flanco sur del volcán Chiles.

Figura 3. En el panel superior se muestra la forma de onda del sismo del 23/02/2023 01h23 (TL), de magnitud 2.5MLv registrada en la estación CHL1. En el panel inferior se muestra el espectrograma del evento.

Por otra parte, con el sistema de procesamiento SeisComP5 se localizó un total de 4061 eventos desde el 1 de marzo del 2023 hasta el 12 de abril de 2023. La Figura 4 muestra los eventos de fractura localizados y con magnitudes mayores o iguales a 2.0 MLv. Se observa que las localizaciones se concentran en el flanco sur del volcán Chiles a profundidades entre 5 km bajo el nivel del mar y 1 km sobre el nivel del mar (10 y 4 km bajo la cumbre respectivamente).

Figura 4. Mapa de localizaciones de sismos de fractura (VT's) entre el 1 de marzo y el 14 de abril de 2023. Los triángulos de color rojo representan las estaciones de vigilancia sísmica del Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional (Ecuador) y el Observatorio Sismológico y Vulcanológico de Pasto (Colombia).

Dentro de este período, el sismo de fractura de mayor magnitud ocurrió el 1 de abril de 2023 a las 23h11 (TL) y alcanzó una magnitud de 3.7 MLv (magnitud local en vertical). Este evento fue sentido por pobladores de sectores aledaños a la zona del CV-CCN. La Figura 5 muestra la forma de onda y el espectrograma del sismo, con contenido espectral muy distinto del VLP del 23 de febrero de 2023.

Figura 5. En el panel superior se muestra la forma de onda en la estación CHL1 del sismo del 01/04/2023 23h11 (TL), de magnitud 3.7MLv y en el panel inferior se muestra es espectrograma del evento.

En la Figura 6A se observa la evolución temporal de todos los eventos catalogados en la zona con magnitudes iguales o mayores a 2.0 MLv desde marzo del presente año. La Figura 6B muestra la evolución de la magnitud media de sismos localizados tipo VT desde 2014 y es una medida de liberación de energía debido a los esfuerzos internos. El valor más alto se obtuvo el 2 de mayo de 2014, sin embargo, el 9 de marzo del presente año se obtuvo el segundo valor más alto. Ambos casos pueden interpretarse como efectos de procesos intrusivos de magma. Esta Figura es una evidencia indirecta de lo variables que son los esfuerzos bajo el edificio del complejo volcánico. También se evidencia que, a partir del 9 de marzo del presente año, las magnitudes medias tienden a descender a niveles previos.

Figura 6. Magnitud de eventos en el Complejo Volcánico Chiles-Cerro Negro. 6A: Evolución de magnitudes mayores a 2 desde 01 de marzo 2023, correspondiendo a las localizaciones mostradas en Figura 4. 6B: Magnitud media de eventos de fractura (VT) en el CVCCN desde 2014. Los valores medios son ponderados a partir de muestras de 100 eventos, y solapados 99. El ancho de cada intervalo representa la mínima variación para un cambio significativo en la magnitud media.

Geodesia
De acuerdo con los resultados de interferometría (InSAR) que se presentan en el mapa de velocidades de la Figura 7, se ha podido detectar un patrón de deformación que se extiende por el norte desde el volcán Chiles, hasta la caldera de Potrerillos en su parte sur, dentro de la Reserva Ecológica "El Ángel" en la provincia del Carchi. Por las características y la geometría de la deformación, ésta se interpreta como inflación. El mayor cambio de volumen al interior del sistema volcánico se concentra en 2 zonas principales: en el sector de Lagunas Verdes en la parte sur del volcán Chiles y en la caldera de Potrerillos (ambas zonas representadas en color naranja - rojo). Las velocidades registradas en dirección vertical para dichas zonas superan en promedio los 60 mm por año entre enero de 2022 y marzo de 2023.

Figura 7. Mapa de velocidades, obtenido en base a Interferometría por Radar de Apertura Sintética (InSAR), del complejo volcánico Chiles – Cerro Negro, así como de las calderas de Potrerillos y Chalpatán. Representa la deformación detectada en dirección vertical durante el periodo entre enero de 2022 a marzo de 2023, de acuerdo con la escala presente en la parte inferior izquierda del mapa.

Las series temporales de las bases de posicionamiento cGPS (Figura 8) evidencian que el complejo volcánico se mostró mayormente estable durante todo el año 2021. Entre abril y mayo del 2022, las bases registraron el inicio de un episodio de inflación que duraría hasta noviembre de ese mismo año. La velocidad de la deformación observada durante aquel episodio en la base CHLW (ubicada al suroccidente del volcán Chiles) fue de aproximadamente 90 mm/año (entre 3 y 4 veces superior en comparación a la velocidad media registrada durante los años de 2014 a 2021). Posteriormente, entre diciembre del año anterior y febrero del presente año, se observa un descenso en la velocidad de la deformación.

Figura 8. Series temporales de las posiciones relativas, registradas por las bases de posicionamiento cGPS del complejo volcánico Chiles – Cerro Negro. Los cambios diarios en la posición relativa (desplazamientos) representan la evolución de la deformación en un punto específico en los flancos del complejo volcánico, durante el periodo entre enero de 2021 a marzo de 2023.

El más reciente período de inflación inició a finales de febrero de este año, alcanzando su valor máximo a mediados del mes de marzo. En esta ocasión, la base CHLW registra un desplazamiento vertical entre 25 y 30 mm en un período aproximado de un mes, lo que corresponde a una velocidad cercana entre los 300 y 360 mm/año; es decir que, la tasa de ascenso en este período es de al menos 10 veces más rápida en comparación a la tasa registrada durante 2014 a 2021. En las últimas semanas del mes de marzo de 2023 se observa nuevamente un cambio de patrón con tendencia descendente.

Geoquímica
Desde el año 2014 se lleva a cabo la medición de parámetros fisicoquímicos, muestreo para análisis de especies mayoritarias en agua y medición de razones de especies gaseosas mayoritarias en las fuentes termales cercanas al CV-CCN. Tras el inicio de la agitación sísmica de marzo, los técnicos del IG-EPN visitaron las zonas de: Aguas Negras, Aguas Hediondas, el Hondón, Artesón, Lagunas Verdes y La Ecuatoriana (Figura 9), con la finalidad de corroborar la existencia de cambios en la actividad superficial. Dichos trabajos se llevaron a cabo entre el 20 al 22 de marzo de 2023.

Figura 9. Medición de parámetros fisicoquímicos en las zonas de Aguas Negras (izquierda) y El Hondón (derecha). Campaña del 20 al 22 de marzo de 2023 (Fotos: M. Almeida/ IG-EPN).

En cuanto a las manifestaciones termales inspeccionadas, no se observó cambios importantes, a excepción de un descenso en las razones gaseosas de CO2/H2S en las zonas de Aguas Hediondas, Aguas Negras y Lagunas Verdes (Figura 10). Esto puede traducirse como un incremento en la emisión de H₂S, gas fácilmente perceptible por su olor similar al de huevos podridos, que estuvo presente en las zonas antes mencionadas. En ninguna de las fuentes se detectó la presencia de SO₂, siendo ésta la especie gaseosa de origen magmático.

El incremento de H₂S se reflejó también en la saturación de los equipos de medición durante esta campaña, existiendo una concentración ambiental de más de 120 ppm de H₂S en las surgentes de gas en los sitios antes mencionados. Así mismo se detectaron concentraciones bastante altas de CO₂, llegando a las 1350 ppm en Aguas Hediondas, 2900ppm en Aguas Negras, 5600ppm en el Hondón y más de 30 000 ppm en Lagunas Verdes. Se presume que las altas emisiones de gas se deben a la agitación provocada en el sistema hidrotermal por la sismicidad persistente en la zona.

Figura 10. Medición de razones con instrumento multiGAS en la zona de Lagunas Verdes, 20/03/2023 (Fotos: D. Sierra/ IG-EPN). Se aprecia claramente que el nivel de agua en las Lagunas Verdes se ha recuperado después del abrupto descenso que se observó en agosto 2022.

Conclusiones

• Al momento de emisión de este informe el nivel de actividad interna en el CV-CCN se considera como alta y el nivel de la actividad superficial es muy baja.
• Los eventos sísmicos asociados al movimiento de fluidos podrían representar una perturbación del sistema hidrotermal, sin que esto sugiera una erupción en el corto plazo.
• Desde el 09 de marzo de 2023, las estaciones de la red de vigilancia sísmica registran un nuevo enjambre de eventos en el complejo volcánico Chiles – Cerro Negro, dominado principalmente por eventos de fractura, superando los 4000 eventos por día (12/03/2023). Actualmente la tasa de sismos se mantiene en alrededor de 1000 eventos al día. El evento de mayor magnitud ocurrió el 01 de abril de 2023 y alcanzó una magnitud de 3.7 MLv. No se descarta la ocurrencia de eventos con magnitudes similares y/o superiores, como ya se han registrado en el pasado, y que pudieran ser sentidos en las poblaciones cercanas.
• La sismicidad se concentra principalmente en el flanco sur del volcán Chiles a profundidades cercanas al nivel del mar. Esta zona es aproximadamente coincidente con la zona de deformación más cercana al volcán.
• Las zonas con mayor deformación cubren una extensa área que abarca desde la parte sur del volcán Chiles hasta la parte sur de la caldera de Potrerillos (sector de las lagunas del Voladero). 
• El sector de Lagunas Verdes, al sur del volcán Chiles, presenta episodios de deformación con velocidades cada vez mayores durante períodos de tiempo cada vez más cortos.
• En la campaña de medición de gases más reciente (20 – 22 de marzo) se ha observado incrementos en las concentraciones de H₂S y CO₂ en las zonas de Aguas Hediondas, Aguas Negras y Lagunas Verdes, posiblemente causadas por la agitación sísmica reciente. No se ha observado cambios relevantes en la zona del balneario de Aguas Hediondas.

Pronósticos a corto plazo de la actividad del Complejo Volcánico Chiles – Cerro Negro

Nota de descargo: Los pronósticos a corto plazo (días a semanas) se definen en función de la evolución de la actividad reciente del CVCCN y presentan los principales fenómenos susceptibles de producirse. El grupo técnico científico del Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional (IG-EPN) y el Servicio Geológico Colombiano (SGC) a través del Observatorio Vulcanológico y Sismológico de Pasto (OVSP) actualizan periódicamente estos pronósticos para un período de días a semanas. En el caso de un proceso aproximadamente estacionario, no habrá cambios en los pronósticos. Los pronósticos están sujetos a cambios rápidos si se detectan anomalías en los parámetros de vigilancia volcánica. Los fenómenos naturales como las erupciones volcánicas son impredecibles en cuanto a su magnitud y evolución, por lo que los pronósticos son sólo una guía para la toma de decisiones por parte de las autoridades y del público. Los pronósticos pueden diferir de los escenarios de los mapas de amenaza volcánica en función de las condiciones actuales. El orden de los pronósticos no está basado en cálculos sino en función de las conclusiones de la evaluación de la actividad reciente del volcán.

Pronósticos a corto plazo de la actividad del complejo volcánico Chiles Cerro Negro

1. Más probable: La actividad sísmica vaya disminuyendo progresivamente, finalizando el presente enjambre sísmico.
2. Menos probable: El enjambre sísmico se prolonga en el tiempo, más que en episodios anteriores (2014, 2022), con ocurrencia ocasional de sismos de magnitud 3 o superior, que podrían ser sentidos por las poblaciones cercanas.
3. Muy poco probable: Los parámetros de vigilancia muestran mayor sismicidad superficial asociada al movimiento de fluidos, cuya tendencia se incrementa hasta desencadenar un episodio eruptivo, que inicialmente puede ser de tipo freático (explosiones de vapor de agua/hidrotermales) y/o evolucionar paulatinamente a una actividad de tipo freato-magmática (emisiones de columnas de ceniza, flujos de lava).

En ninguno de los anteriores pronósticos se descarta la posibilidad de que sismos de tamaño moderado (magnitud > 5.0) ocurran, como por ejemplo el de julio 2022.

Recomendaciones

• La ocurrencia de sismos mayores a 5 Mw puede generar inestabilidad en laderas, deslizamientos, en zonas propensas a movimientos en masa como por ejemplo el sector de Lagunas Verdes, por lo que se recomienda tomar medidas preventivas frente a este tipo de fenómenos. También pueden ocurrir daños estructurales en edificaciones cercanas, por lo que se recomienda revisar su grado de vulnerabilidad de las viviendas e infraestructuras.
• Mantenerse alejados de las surgentes de agua, asociadas a las fuentes termales descritas en el informe (Aguas Hediondas, Aguas Negras Lagunas Verdes y El Hondón) pues cambios en las tasas de emisión o composición de los gases pueden ser perjudiciales para la salud. Además, por ser zonas inestables y con altas temperaturas pudieran representar un riesgo para la integridad física de las personas. Adicionalmente, en casos extremos pudieran ocurrir explosiones freáticas. Estos fenómenos son súbitos e impredecibles.
• Los fenómenos naturales como erupciones volcánicas no se pueden predecir, por lo que la vigilancia instrumental permanente es la mejor manera en la que se puede conocer la evolución de la actividad volcánica. Se recomienda mantenerse informados a través de las fuentes oficiales, consultar la información cartográfica correspondiente a los peligros o amenazas volcánicas asociadas para la definición y difusión de zonas seguras y exclusión de zonas potencialmente peligrosas.

A. Córdova, D. Sierra, M. Almeida, P. Mothes, M. Yépez, S. Hidalgo, D. Pacheco, P. Palacios, S. Hernández.
Instituto Geofísico
Escuela Politécnica Nacional

Antecedentes

El Complejo Volcánico Chiles Cerro Negro, se localiza en los dominios de la Cordillera Occidental, provincia de Carchi - Ecuador y departamento de Nariño - Colombia. El complejo volcánico ha sido catalogado como “Potencialmente Activo” según el Mapa de Volcanismo Plio-cuaternario de Bernard y Andrade (2011). Pese a que no existe evidencia de actividad eruptiva explosiva importante en los últimos 6000 años (Santamaría et al., 2017), se tiene descripciones de actividad superficial de tipo fumarólica y de sismos asociados con su actividad en los últimos dos siglos (Monsalve y Laverde, 2014).

Desde 2013, en la zona aledaña al Complejo Volcánico Chiles - Cerro Negro (CV-CCN) empezó a registrarse una serie de eventos sísmicos que fueron incrementando en frecuencia y magnitud desencadenando una crisis con sismos sentidos por los residentes de las poblaciones de Chiles en Colombia y Tufiño en Ecuador.  La sismicidad alcanzó su punto máximo el 20 de octubre de 2014 con la ocurrencia de un sismo de magnitud 5.9 y un número de más de 6000 sismos volcano-tectónicos (VT) por día (IGEPN, 2014a, 2014b). Desde entonces, se han venido registrando varios enjambres de sismos en la zona, incluyendo varios eventos sentidos. Más recientemente, el 25 de Julio de 2022 un sismo de magnitud 5.6 Mw sacudió la zona de influencia del CV-CCN causando importantes daños en la zona de El Ángel y San Gabriel (IGEPN, 2022). Desde entonces la actividad ha decrecido regresando a niveles considerados como “normales” para esta zona.

Figura 1.- Ubicación de las principales fuentes termales del Complejo Volcánico Chiles- Cerro Negro. (Tomado de: Sierra, 2022).

La compleja interacción entre el sistema magmático del CV-CCN, las fallas tectónicas regionales de El Ángel y el sistema hidrotermal (que solamente del lado ecuatoriano cuenta con más de 10 manifestaciones superficiales; Figura 1) juegan un papel crucial para las interpretaciones de los procesos que ocurren en esta zona (IGEPN, 2022).

Reporte de los trabajos efectuados

Los días 21 y 22 de septiembre de 2022, un equipo conformado por técnicos del IG-EPN realizó trabajos de monitoreo en las fuentes termales asociadas al complejo volcánico Chiles- Cerro Negro. Dichos trabajos consistieron en: muestreo de aguas para determinación de componentes mayoritarios, medición de parámetros físico-químicos y la determinación de especies gaseosas mayoritarias usando la técnica multiGAS (Aiuppa et al., 2004; Shinohara, 2005). Las fuentes visitadas durante esta campaña fueron: El Hondón, Aguas Hediondas, Lagunas Verdes, El Artezón, Aguas Negras, Potrerillos, Montelodo y La Ecuatoriana (Figura 1).

Para el presente reporte se tomará en cuenta solo aquellas fuentes en las que se hayan presentado comportamientos inusuales durante este último período de recolección de datos 2019-2022.

El Hondón

Luego de la visita realizada en julio de 2022, se ha podido evidenciar una aparente estabilidad en cuanto a la actividad superficial de la zona (Figura 2). Tanto el número de fuentes como el de las grietas se ha mantenido sin cambios importantes. El comportamiento de la fuente es similar al observado en visitas anteriores, se caracteriza por la ocurrencia de varias “surgentes” de agua en ebullición, que presentan temperaturas de 79 - 84°C (siendo esta última la temperatura de ebullición del agua esperable a la altura de esta fuente (3650 msnm).

En este sitio se obtuvieron datos continuos de medición de concentración de gas. Se posicionó al equipo MultiGAS en dirección de la columna de gas emitida por las fuentes activas. Cabe destacarse que a diferencia de otras veces, en esta ocasión no fue posible percibir olor a huevos podridos (característico de la emisión de H₂S). La concentración de CO₂ en este campo llegó a un máximo de 1649 ppm. Este valor está dentro de los parámetros analizados previamente en este sitio, sin embargo, no se puede descartar que puedan existir emisiones pulsátiles con mayores concentraciones del gas, sin que éstas puedan ser anticipadas.

Figura 2.- Actividades de muestreo, medición de parámetros físico-químicos y mediciones multiGAS en el campo termal de El Hondón. En la imagen se puede apreciar la continua emisión de vapor de agua, que contiene también bajas cantidades de dióxido de carbono (CO₂).  (M Almeida, IGEPN– 22 de septiembre de 2022).

Aguas Hediondas:

En la zona de Aguas Hediondas, se posicionó el equipo MultiGAS a una distancia prudente del sitio de emisión (Fig. 2), sin embargo, se podía percibir que la concentración de los gases era sumamente elevada, con lo cual el equipo se saturó para el H₂S en varias ocasiones. Los valores de concentración para el CO₂ también fueron bastante elevados (alcanzando hasta 7735 ppm), pero ligeramente inferiores a los valores obtenidos con el mismo equipo en campañas anteriores (ej. 8780 ppm en Julio 2022).

Figura 3. Medición de concentración de gas utilizando MultiGAS en Aguas Hediondas/ Medición de parámetros físico químicos y muestreo  en la surgente de Agua en  Aguas Hediondas (Fotos: D Sierra, IGEPN – 21 de septiembre de 2022).

Las razones CO₂/H₂S disminuyeron a partir de marzo de 2022 para volver a incrementarse a partir de julio con una pendiente menor, sugiriendo que la perturbación del sistema hidrotermal continúa. Estos valores se muestran en la gráfica de la figura 3.  

Figura 4. Gráfico de la razón CO2/ H2S obtenida en la pluma de gas de los campos fumarólicos de Lagunas Verdes (naranja), Aguas hediondas (azul) y Aguas Negras (gris).

Lagunas Verdes

Mediciones Geoquímicas

La zona de Lagunas Verdes, lleva su nombre por la existencia de al menos 6 lagunas cuya coloración ha sido tradicionalmente azul verdosa. Las lagunas tenían áreas aproximadas de 18800, 9700, 3660, 950, 890 y 240 m² respectivamente, calculadas en base a imágenes Satelitales de Google Earth del 20/11/2016 (Figura 3). Desde los años 70 se ha reconocido esta zona como un campo de emisión de gas, se sabe que en el pasado el flujo era abundante sobretodo en la zona marcada con el punto amarillo (Figura 3). Hoy en día las emisiones se caracterizan por la presencia de gas difuso (Villarroel et al., 2021) principalmente CO₂ y H₂S generando un fuerte olor a huevos podridos perceptible desde la carretera.  Las emisiones gaseosas han provocado alteración en las rocas que incluyen minerales como caolinita y alunita (CELEC EP & ISAGEN, 2012; Sierra, 2022), las zonas de alteración han sido delimitadas con color rojo en la Figura 3.

Utilizando el MultiGAS se realizaron mediciones en la zona de mayor flujo de gas (punto amarillo Figura 3). La concentración máxima de CO₂ alcanzó 30 000 ppm, muy alta respecto a concentraciones medidas en campañas anteriores, cuyos valores no superan los 15 000 ppm.  Del mismo modo los valores de H₂S fueron tan altos que llegaron a saturar el equipo (H₂S > 120 ppm). Las razones obtenidas en este sitio son claras únicamente para CO₂/H₂S. En comparación con los valores obtenidos en julio, las nuevas razones CO₂/ H₂S son más altas.

Las emisiones gaseosas de Lagunas Verdes no muestran contenidos significativos de vapor de agua, los valores de H₂O obtenidos están a la par del agua presente en el ambiente. En tal virtud, las proporciones volumétricas no muestran resultados confiables, por consiguiente, no pueden ser comparadas con las que se han obtenido anteriormente.

Figura 5.- Zona de Lagunas Verdes mostrando el contorno de las Lagunas y las zonas de alteración hidrotermal. La imagen muestra además la zona escarpada de donde ocurrieron los deslizamientos el 19 de agosto de 2022 y el punto donde se puede encontrar la mayor emisión de gases.

Figura 6.- Medición de especies gaseosas mayoritarias en la zona de Lagunas Verdes con el equipo multiGAS (S Hidalgo, IGEPN– 21 de septiembre de 2022).

Observaciones Visuales

En lo que respecta a las observaciones visuales, la comparación entre la última campaña de mediciones realizada en julio 2022 (a pocos días del sismo de magnitud 5.6Mw) y la campaña del 22 de agosto muestran una dramática disminución en el nivel de agua de las Lagunas Verdes. Se estima un descenso de casi 0,5m en el nivel de las lagunas, lo que se podría traducir como la pérdida de al menos unos 10 mil metros cúbicos de agua. El descenso del agua ha provocado incluso que las Lagunas pierdan su color verdoso característico, hoy se muestran con un tono negruzco (Figura 5).

La zona de Lagunas Verdes y sus aguas son vigiladas por el IG-EPN desde el año 2014 y desde que se tiene registros no se ha visto una disminución tan abrupta en el nivel del agua. Con un pH promedio de 6,25, una conductividad promedio de 46 µS/cm y temperaturas de entre 7 y 15°c (fluctuantes con el clima) en adición de  las firmas isotópicas de isótopos estables (Sierra, 2022) se ha interpretado que estas lagunas corresponden a un cuerpo de agua superficial recargado por lluvia con escaso o nulo aporte de fluidos de origen profundo.

Siendo que la principal recarga de agua de estas lagunas es la lluvia, los factores climáticos como la ausencia de precipitaciones en la zona pudieran contribuir a la disminución del nivel otra explicación plausible y que justificaría más fácilmente el vertiginoso descenso en los niveles es que la frecuente sismicidad haya fracturado el piso a la base de las lagunas aumentando la permeabilidad de las rocas y facilitando la percolación del agua hacia afuera de las lagunas.

Figura 7.- Fotografía comparativa de la zona de Lagunas Verdes el 28 de Julio de 2022, versus el estado actual de las Lagunas el 21 de septiembre de 2022. Se observa una importante disminución en el nivel de las lagunas, así como el afloramiento de la base del islote intermedio.

Deslizamientos en la zona

Tras la ocurrencia de un sismo de magnitud 4,3 del 18 de agosto de 2022 a las 19:22 TL se produjo un deslizamiento en la zona cercana a Lagunas Verdes que provocó un bloqueo en la vía Tulcán- Maldonado. Aunque los escombros fueron removidos rápidamente por las autoridades (Figura 6-A), aún se pueden observar las cicatrices de los fenómenos de remoción en masa de tipo caída, el más grande de ellos puede ser observado en la Figura 6-B, pero se observan otras zonas de inestabilidad y de deslizamientos de menor magnitud, en el borde del escarpe (línea amarilla Figura 3).

Figura 8.- Remoción de escombros del deslizamiento del 18/08/22 en la zona de Lagunas Verdes, foto cortesía de Diario “El Universo” 20/08/22. Cicatriz de deslizamiento tipo caída en el escarpe lateral de la carretera Tulcán-Maldonado, Foto: D. Sierra / IG-EPN 21/09/2022.

Aguas Negras:

Durante las últimas campañas se ha evidenciado una aparente similitud en cuanto a las razones gaseosas medidas en la zona de Aguas Negras comparándolas con las mediciones de las Lagunas Verdes. El equipo MultiGAS fue posicionado cerca de la zona de burbujeo, donde se percibía con mayor intensidad el olor a H₂S (Figura 7). Las concentraciones máximas de CO₂ y H₂S, fueron 2822 y 118 ppm respectivamente. Estos valores son similares a los registrados en la campaña de julio, pero elevados respecto a campañas anteriores.

La razón CO₂/H₂S obtenida en este sitio mantiene la tendencia observada desde enero de 2020 (Fig. 3), tal como se observa en la figura 3. Si bien no se observa un cambio en la tendencia general, se observa una disminución en la pendiente de la curva, respecto a las 2 últimas mediciones que también pudiera relacionarse a la perturbación observada en el sistema.

Figura 9. Muestreo de aguas y medición de parámetros físico-químicos en la surgente termal de Aguas Negras (S. Hidalgo, IGEPN– 21 de septiembre de 2022).

Montelodo

La fuente termal de Montelodo, se ubica unos 3 km al sur de Tufiño (Figura 1), dentro de una propiedad agrícola privada. La fuente termal de Montelodo es vigilada periódicamente por el IG-EPN desde enero de 2017. Históricamente, esta fuente se ha caracterizado por temperaturas modestas de aproximadamente 27°C, conductividades promedio de 400 µS/cm y pH de 6,5. Tradicionalmente la fuente consistía en una emanación de agua de bajo flujo desde la pared de roca que posteriormente se mezclaba con un riachuelo de agua fría.

Los pobladores reportan que después del sismo del 25 de Julio de 2022, al menos tres nuevos ojos de agua aparecieron en la pared de roca a escasos metros de la fuente principal, la cual también incrementó significativamente su caudal.  Las nuevas surgentes parecen tener características muy similares a la fuente original, por lo que se presume un origen común.

Lo más probable es que tras el sismo el fracturamiento de las rocas haya permitido un incremento en la permeabilidad, abriendo nuevos caminos para la salida del agua, así mismo el cambio en el estado de esfuerzos pudiera haber generado mayor presión en el interior aumentando el flujo de agua.

Figura 10.- Aparecimiento de nuevas surgentes de agua en la zona de Montelodo, la primera emana directamente de la pared de roca, la otra se encuentra en una pendiente y ha sido entubada por los comuneros para su aprovechamiento.

Concentración de SO₂:

En ninguno de los casos en los que se utilizó el equipo MultiGAS (Lagunas Verdes, Hondón, Aguas Hediondas y Aguas Negras) se detectó la presencia de SO₂, lo cual indica que los 4 puntos de muestreo presentan una actividad principalmente hidrotermal. Los valores de SO₂ que se obtuvieron en los tres sitios (Lagunas Verdes, Aguas Hediondas y Aguas Negras) están en el rango de valores considerados como valores de base o cero, según la precisión del equipo.

Parámetros físico – químicos:

Se presentan los datos de los parámetros físico-químicos en Aguas Hediondas por ser la fuente en la que mejor se han evidenciado cambios a lo largo del tiempo (Figura 9). En cuanto al pH, se observa una tendencia al descenso, lo que se traduce como la emanación de aguas más ácidas.  Por otra parte, la temperatura ha sufrido ligeros incrementos, pasando de 56.6 a 59 °C. La conductividad se mantiene estable en alrededor de 2800 µS/cm. Tanto Lagunas Verdes como Aguas Negras no muestran una variación en estos parámetros. Para el caso del Hondón la temperatura ha disminuido a 83.4 °C, casi dos grados por debajo del valor promedio medido desde 2019 (85 °C). La conductividad no ha mostrado mayor variación y el pH ha disminuido de 7.59 a 6.97.

Figura 11. Gráfico de evolución de los parámetros físico – químicos de las fuentes termales en el campo termal de Aguas Hediondas, desde el 2013 hasta septiembre de 2022.

Evaluación de la amenaza por proximidad a los campos fumarólicos

En las zonas de Aguas Hediondas, Aguas Negras y Lagunas Verdes: La proporción de CO₂ y H₂S en el ambiente aún alcanza valores bastante elevados, incluso mayores que los detectados las últimas campañas. Respirar aire contaminado con estos gases puede ser perjudicial para la salud sobretodo en concentraciones altas y tiempos de exposición prolongados, puede causar: mareos, malestar general y en casos extremos hasta asfixia, envenenamiento y muerte.

Como se detalló anteriormente en la descripción de cada una de las fuentes de emisión, las concentraciones del gas son sumamente elevadas, por tal razón representan un peligro para quienes se acerquen a estos sitios, por ello se recomienda el uso de máscaras antigás con filtros especiales, las cuales ofrecen protección para gases ácidos y halogenuros. Sin embargo, incluso estas máscaras no resultan de utilidad ante la presencia del CO₂, un gas inoloro, e incoloro, que cuando alcanza altas cantidades se acumula en zonas bajas y reemplaza al oxígeno causando asfixia.

CONCLUSIONES

• Las emisiones gaseosas de las manifestaciones del CV-CCN no muestran concentraciones de SO₂, lo que indica que no existe un aporte evidente de gases de tipo magmático sino únicamente un aporte de gases del sistema hidrotermal.
• La proporción volumétrica y concentración de dióxido de carbono (CO₂) y ácido sulfhídrico (H₂S) en Aguas Hediondas, Aguas Negras y Lagunas Verdes es extremadamente elevada. Por lo cual representa una amenaza para la seguridad y salud de quienes se acerquen a las surgentes de agua y gas.
• En las zonas de Aguas Hediondas, Aguas Negras y Lagunas Verdes es notoria una perturbación en el sistema hidrotermal, perceptible mediante la razón CO₂/H₂S, la cual se muestra contraria a la tendencia observada entre 2020, hasta marzo de 2022.
• En los últimos tiempos, los parámetros físico químicos de las fuentes termales del Complejo Volcánico Chiles - Cerro Negro no han mostrado cambios significativos, con excepción de Aguas Hediondas que ha mostrado un descenso en el pH y un incremento de temperatura de 56 a 59 °C, aunque cabe destacarse que estas variaciones no difieren de las que ya se han observado en años pasados.
• El campo termal de El Hondón, no ha mostrado cambios respecto a lo observado el mes de julio, es decir, no hay evidencias de nuevo fracturamiento o aparecimiento de nuevas surgentes termales. Sin embargo, la alta inestabilidad del sitio y las altas temperaturas del agua constituyen una potencial amenaza para las personas que se acerquen a la zona.
• Luego del sismo de 25 de julio (Magnitud 5.6Mw) se han evidenciado cambios morfológicos y variaciones en el sistema hidrotermal. Buenos ejemplos son la disminución en el nivel de agua las Lagunas Verdes, los deslizamientos en la misma zona y el reporte de nuevas surgentes de agua en la zona de Montelodo. Todo esto se atribuye presuntamente al fracturamiento de las rocas favorecido por la sismicidad

RECOMENDACIONES:

Con base en las observaciones de campo se recomienda:

• Informar a la población sobre los peligros asociados a la emisión de gases en las fuentes termales de: “El Hondón”, “Aguas Negras” y la zona de emisión de aguas y gas que está amurallada en “Aguas Hediondas”.
• Dado que el Balneario de Aguas Hediondas se ubica a una distancia prudente de la zona de emisión (misma que ha sido tradicionalmente restringida al público y se encuentra amurallada) y considerando además que en la zona de las piscinas no se han registrado concentraciones anómalas de gas ni cambios morfológicos que sugieran algún peligro para la integridad de las personas, por el momento no existen motivos que ameriten suspender las actividades turísticas y recreacionales en el Balneario de Aguas Hediondas.
• Tomar acciones preventivas en la zona de Lagunas Verdes, la cual se caracteriza por la fuerte emisión de gases pero que no puede ser fácilmente restringida, por estar directamente sobre la carretera, además de ser una zona de actividad minera (canteras).
• Revisar la estabilidad de los taludes en las zonas aledañas a Lagunas Verdes, pues en caso de ocurrir nuevos movimientos sísmicos es probable que se den nuevos deslizamientos dada la inestabilidad de los taludes.
• Aunque la sismicidad ha disminuido hasta alcanzar niveles de base, las complejas interacciones entre el sistema magmático del CV-CCN, el sistema de fallas regional del El Ángel y el sistema hidrotermal, podrían conducir a nuevos episodios de elevada actividad sísmica, por lo que se recomienda mantenerse siempre informados sobre posibles cambios en la actividad del volcán.

Al momento de emisión del presente informe los niveles de actividad de volcán son: SUPERFICIAL MUY BAJA sin cambio, e INTERNA BAJA sin cambio. En caso de presentarse novedades respecto a la actividad del CV-CCN, el IG-EPN informará oportunamente.

REFERENCIAS:

• Aiuppa, A., Burton, M., Murè, F., Inguaggiato, S., 2004. Intercomparison of volcanic gas monitoring methodologies performed on Vulcano Island, Italy. Geophysical Research Letters 31.
• Bernard, B., Andrade, D., 2011. Mapa del volcanismo Cuaternario del Ecuador.
• CELEC EP & ISAGEN, 2012. Plan de desarrollo Integral y preparación del alcance de los estudios técnicos de la fase de prefactibilidad del Prospecto Tufiño-Chiles-Cerro Negro. Segundo Informe Fase II.
• IGEPN, 2022. INFORME ESPECIAL COMPLEJO VOLCÁNICO CHILES – CERRO NEGRO No. 2022-03.
• IGEPN, 2014a. Informe de Actividad del Volcán Chiles - Cerro Negro N^o23.
• IGEPN, 2014b. Informe de Actividad del Volcán Chiles - Cerro Negro N^o27.
• Monsalve, L.M., Laverde, C.A., 2014. CONTRIBUCIÓN AL REGISTRO HISTÓRICO DE ACTIVIDAD DE LOS VOLCANES CHILES Y CERRO NEGRO (FRONTERA COLOMBO-ECUATORIANA.
• Santamaría, S., Telenchana, E., Bernard, B., Hidalgo, S., Beate, B., Córdova, M., Narvaez, D., 2017. Registro de erupciones ocurridas en los Andes del Norte durante el Holoceno: Nuevos resultados obtenidos en la turbera de Potrerillos, Complejo Volcánico Chiles-Cerro Negro.
• Shinohara, H., 2005. A new technique to estimate volcanic gas composition: plume measurements with a portable multi-sensor system. Journal of Volcanology and Geothermal Research 143, 319–333.
• Sierra, D., 2022. Estudio geoquímico de fluidos de los sistemas volcánicos e hidrotermales activos del Norte de los Andes Ecuatorianos (Tesis Doctoral). Universidad de Buenos Aires, Argentina.
• Villarroel, M., Mandon, C., Viveiros, M.F., Guillen, D., Nelson, K., 2021. Soil CO2 emissions at Chiles volcano, Ecuador: Survey from Aguas Hediondas and Lagunas Verdes, in: AGU Fall Meeting Abstracts. pp. V41A-06.

Realizado por: D. Sierra, M. Almeida, S. Hidalgo
Revisado por: M. Ruiz
Instituto Geofísico
Escuela Politécnica Nacional

Actualización del estado del volcán Cotopaxi

Resumen
Desde el 21 de octubre del 2022, el volcán Cotopaxi ha venido registrando un nuevo periodo eruptivo. El fenómeno eruptivo más frecuente han sido las emisiones de ceniza, que fueron más intensas entre diciembre de 2022 y febrero de 2023, cuando se registraban hasta diez emisiones de ceniza por semana, la mayoría de ellas de baja altura (<1 km snc) y con bajo contenido de ceniza. Como consecuencia se han registrado varias caídas de ceniza en las inmediaciones del Parque Nacional Cotopaxi (PNC). En especial, las emisiones de los días 26 de noviembre, 20 de diciembre 2022, 18 de enero, 2-3, 18 y 27 de febrero 2023 fueron suficientemente energéticas como para producir caídas de ceniza en zonas pobladas especialmente en los cantones Quito, Mejía, Rumiñahui y Latacunga.

Sin embargo, desde finales del mes de febrero de 2023 se viene observando un descenso progresivo en las tendencias de los parámetros de vigilancia del volcán Cotopaxi, tanto en la actividad interna como en la superficial. A nivel interno, el cambio está marcado principalmente por una disminución en la cantidad de sismos diarios (tremores: asociados a emisiones de ceniza y LPs: asociados a movimiento de fluidos). A nivel superficial el cambio se ve reflejado, entre otros, por la disminución en el flujo y masa de dióxido de azufre (SO2) emitidos por el volcán a la atmósfera y por el descenso en la tasa de emisiones de ceniza y la cantidad de ceniza emitida. Por ejemplo, en la semana del 13 al 20 de marzo tan solo se registraron dos emisiones de ceniza, en comparación a las altas tasas de los meses de diciembre de 2022 - febrero de 2023. En general los parámetros de vigilancia muestran que la actual erupción del Cotopaxi va disminuyendo en su intensidad.

La evolución de esta actividad a mediano plazo es incierta, debido a la naturaleza misma de los fenómenos volcánicos. Sin embargo, ahora se considera que el escenario más probable a corto plazo (días a semanas) es que las emisiones de ceniza sean cada vez menos frecuentes, menos energéticas y que en general la intensidad de la erupción siga disminuyendo progresivamente. A pesar de este cambio de tendencia eruptiva, se recalca la importancia de mantener activo el sistema de vigilancia y continuar con las tareas de prevención asociadas a los escenarios eruptivos planteados para el volcán Cotopaxi. El IG-EPN se mantiene atento en caso de ocurrir cambios en las condiciones del volcán para poder ofrecer información oportuna a las autoridades y población en general.

Emisión de gases del volcán Cotopaxi. La fotografía fue tomada desde el nororiente durante un sobrevuelo provisto por la Fuerza Aérea Ecuatoriana el día 10 de marzo de 2023 (Foto: M. Almeida).

Anexo técnico-científico

Sismicidad
Desde el 19 de febrero de 2023 hasta la fecha de emisión de este informe, múltiples parámetros sísmicos han mostrado una disminución gradual en relación con los meses anteriores. Partiendo de que el proceso de fragmentación magmático que genera la emisión de ceniza causa episodios de tremor sísmico, la indicación más obvia y clara de un descenso en la actividad interna del Cotopaxi es la disminución gradual de la intensidad sísmica registrada en las últimas semanas debido a períodos de tiempo cada vez más prolongados sin emisión de ceniza (Figura 1).

Las emisiones actuales se componen principalmente de gas y vapor de agua, que no generan niveles de tremor sísmico comparables con la emisión de ceniza. Por lo tanto, existe una disminución global del proceso de fragmentación en profundidad que se ve reflejado en la disminución de tremor sísmico.

Figura 1: Amplitud sísmica medida en nm/s, corregidas por distancia a la fuente, y promediada en todas las estaciones disponibles de la red sísmica. Nótese el ascenso que tuvo hasta febrero 2023 (flecha negra) y la subsecuente disminución hasta el presente (flecha roja).

El número diario de sismos tipo LP, VT y VLP también ha mostrado un descenso desde mediados de febrero. Sin embargo, en la Figura 2, se muestra que la magnitud media de los eventos sísmicos localizados es la única que se mantiene en niveles relativamente altos con respecto a los datos observados desde octubre de 2022 hasta mediados de enero de 2023. Aunque las magnitudes medias de los eventos localizados no muestran la misma disminución obvia observada en el tremor, la contribución energética de estos eventos ha sido pequeña comparada a los periodos en los que el tremor sísmico era abundante. Estas dos observaciones (disminución del tremor sísmico y disminución de las tasas de eventos localizables) coinciden con una tendencia interna descendente para el comportamiento interno moderado.

Figura 2: Magnitud media y sus intervalos de confianza de los eventos localizados alrededor del volcán Cotopaxi. Las muestras de puntos azules se diferencian significativamente (95% de confianza) de las muestras de puntos rojos.

Deformación
Los procesos internos del volcán, como el ingreso de nuevo magma al sistema, producen el aumento de la presión y cambios en los estados de esfuerzos al interior del edificio volcánico. Estos fenómenos se manifiestan a nivel superficial como deformación del suelo, que son detectables por medio de instrumentos de alta precisión.

En la Figura 3, la franja en color amarillo señala el periodo de inflación iniciado en julio 2022, que fue registrado por las estaciones VC1G y MORU hasta mediados de enero de 2023. Sin embargo, en el transcurso del mes de febrero-marzo se ha podido observar un cambio de tendencia en la deformación. Los datos de posicionamiento (remarcados por la franja de color verde en la Figura 3) presentan una tasa estable (horizontal), indicando que el proceso de inflación se ha detenido y que tal vez empiece un proceso de deflación.

Figura 3. Serie temporal de la deformación, obtenida en base a datos de posicionamiento entre bases geodésicas del volcán Cotopaxi, entre enero de 2021 y febrero de 2023.

Nubes y caídas de cenizas
Desde octubre del 2022 se han registrado 108 emisiones de ceniza en el volcán Cotopaxi. En la Figura 4 se observa un descenso en el número de emisiones mensuales en los meses de febrero y marzo 2023. Mientras que en enero se registraron 38 emisiones de ceniza, en febrero este número bajó a 30 y hasta el 20 de marzo solamente se han registrado 7 emisiones de ceniza en el volcán Cotopaxi. Como consecuencia, la tasa actual de emisiones de ceniza del volcán Cotopaxi ha bajado a menos de una erupción cada dos días (tasa diaria de 0,35).

Figura 4. Número de emisiones de ceniza en el volcán Cotopaxi desde octubre del 2022. El eje izquierdo marca el total de emisiones registradas cada mes (barras grises), mientras que el derecho indica la tasa diaria (línea negra, número de emisiones del mes dividido por el número de días). Para marzo se tomaron en cuenta las emisiones registradas hasta el día 20 del mes.

En paralelo, el Centro de Avisos de Cenizas Volcánicas de Washington (W-VAAC por sus siglas en inglés) ha publicado 135 reportes de nubes de ceniza en el volcán Cotopaxi desde el 21 de octubre de 2022. Los mayores alcances fueron observados por satélites para las nubes de ceniza asociadas a la actividad del 26 de noviembre, 20 de diciembre, 26 y 30 de enero, y 10, 18 y 19 de febrero con más de 100 km de distancia desde el volcán. Por otro lado, las alturas máximas de las nubes de ceniza (mayor a 1.5 km sobre el cráter) fueron registradas los días 26 de noviembre, 13, 17, 19 y 30 de enero, 1 y 26 de febrero, y 19 de marzo. Debido a esta actividad, entre noviembre y febrero se reportó caída de ceniza leve desde varios sectores de los cantones Latacunga, Mejía, Rumiñahui y Quito; mientras que en el mes de marzo solo se reportó caída de ceniza en las faldas del volcán dentro del Parque Nacional Cotopaxi (Figura 5).

Figura 5. Proyección de las alertas W-VAAC registradas desde el 21 de octubre 2022 hasta el 20 de marzo de 2023 con los reportes de caída de ceniza recibidos en este periodo a través del grupo de vigías del volcán Cotopaxi, el PNC y de los informes de la SGR (figuras negras). Como se observa por los colores, la mayoría de las alertas se han dado entre finales de diciembre y febrero (colores amarillos a naranjas). Además, se observa la variabilidad de la dirección de los vientos para este periodo de tiempo.

La masa de caída de ceniza entre el 14 de febrero y el 14 de marzo de 2023 está estimada cerca de 100 millones de kg (Figura 6), lo que representa una disminución del ~50% comparando con el periodo anterior (17 de enero – 14 de febrero de 2023).

Figura 6. Masa de caída de ceniza en el volcán Cotopaxi para el periodo octubre 2022 - marzo 2023.

La ceniza de estas caídas fue muestreada, el material recolectado fue preparado para el análisis correspondiente en el laboratorio del IG-EPN. En la Figura 7 se indica la evolución de los porcentajes de los componentes que conforman la ceniza recolectada el 22 de octubre, 26 de noviembre, 20 de diciembre, 19 de enero y 8 de febrero. Los resultados muestran un incremento marcado en el aporte del material juvenil (material asociado al magma que está generando la actividad volcánica en superficie) entre octubre y diciembre 2022, mientras que entre diciembre y febrero el incremento de material juvenil ha sido más leve.

Figura 7. Evolución del contenido de material juvenil (material derivado del magma en erupción) en negro y accidental (material volcánico viejo) en rojo observado en las fracciones de 0.125 mm de las muestras de ceniza recolectadas mensualmente. En la parte inferior se indican unos ejemplos de material juvenil (café, negro a gris brillante) y material accidental (opaco, oxidado).

Termografía
Durante el último sobrevuelo realizado el 10 de marzo se obtuvieron nuevas secuencias termales del volcán. Las temperaturas máximas aparentes obtenidas en los campos fumarólicos son menores a 20 °C (Figura 8A), es decir bajas. Sin embargo, en esta ocasión se pudieron observar pequeñas anomalías en las grietas del glaciar nororiental (Figura 8A), que no han sido observadas anteriormente.

Durante este sobrevuelo se intentó de realizar observaciones del cráter del volcán, sin embargo, la presencia de gases volcánicos emitidos desde el mismo impidió que la cámara pueda obtener mediciones de temperatura, por cuanto las anomalías mostradas en la imagen son subestimadas y no superan los 10 °C (Figura 8B).

Figura 8. A. Imagen térmica del flanco nororiental del volcán Cotopaxi. B. Imagen térmica del cráter del volcán, en la parte inferior de esta figura se observan las anomalías asociadas a las fumarolas bajo la cumbre norte. A la derecha de la imagen se puede observar la escala de temperaturas asociadas a las imágenes térmicas.

Por otra parte, en base al análisis del registro de imágenes infrarrojas provenientes de la cámara ubicada en el volcán Rumiñahui (noroccidente del Cotopaxi), las temperaturas máximas aparentes (TMA) son relativamente bajas, respecto a las calculadas en las semanas precedentes, marcando una tendencia descendente (Figura 9). Sin embargo, las condiciones climáticas y la distancia entre la cámara y el volcán limitan las mediciones directas obtenidas desde el punto de vigilancia permanente.

Figura 9. Izquierda: Rango de visión y recuadro blanco del área de análisis en el campo fumarólico de Yanasacha, en la cámara infrarroja de Rumiñahui. Derecha: Serie de datos temporales de las temperaturas máximas aparentes (TMA) del campo fumarólico Yanasacha, bajo la cumbre norte del volcán. En puntos rojos, los valores de las medidas máximas válidas registradas (entre las 18h00 y 06h00, noche y madrugada; sin incidencia de radiación solar) y en negro, el valor de la media móvil en un período de 3 días, donde se observa una tendencia gradualmente decreciente para las dos últimas semanas.

Actividad superficial y desgasificación
La actividad superficial del volcán es vigilada a través de cámaras de vigilancia y sensores satelitales desde 2015 (Figura 10A). Desde el mes de febrero del 2023 la frecuencia de las emisiones de ceniza ha descendido y es mucho más notorio en el mes de marzo (Figura 10B). Sin embargo, las columnas de emisión de gas han mantenido sus alturas promedio entre 500 y 1000 metros sobre la cumbre, con ocasionales pulsos de hasta 2000 m (Figura 10B).

Figura 10. A. Serie temporal de las alturas máximas de las columnas de gas y ceniza observadas en el volcán Cotopaxi desde 2015 al presente. B. Ampliación a la actividad reciente desde el 1 de septiembre de 2022. Nótese la ausencia de barras rojas, emisiones de ceniza, durante el mes de marzo.

Desde octubre del 2022 se observó un incremento progresivo en los valores de flujo diario de SO₂, mismos que se intensificaron en diciembre. Estos valores altos también fueron detectados por el sensor satelital TROPOMI (Sentinel-5SP). Desde el mes de febrero se ha caracterizado por mostrar una disminución paulatina del flujo y la masa de gas en estos dos parámetros de vigilancia (Figura 11).

Figura 11. Arriba: Masa de SO2 registrada por el instrumento satelital TROPOMI en barras de color verde (fuente Mounts). Abajo: En barras de color amarillo se representa el flujo máximo de dióxido de azufre diario registrado en las 4 estaciones DOAS del volcán Cotopaxi (Refugio Norte, Refugio Sur, Cami y San Joaquín). Gráfico actualizado hasta el 19 de marzo 2023.

Composición de los gases emitidos
La medición de especies gaseosas mayoritarias (agua - H₂O, dióxido de carbono - CO₂, dióxido de azufre - SO₂ y ácido sulfhídrico - H₂S) con el equipo MultiGAS (Aiuppa et al., 2004; Shinohara, 2005) ha mostrado que la razón de SO₂/H₂S mantiene una tendencia diferente a la registrada cuando el volcán tenía una mayor frecuencia en las emisiones de ceniza (Figura 12). Dicho cambio podría corresponder a una relajación del sistema magmático.

Figura 12. Serie temporal de las razones entre especies gaseosas SO₂ /H₂S, obtenidas gracias a las mediciones realizadas en los sobrevuelos de vigilancia al volcán desde el 26 de octubre de 2022 hasta el 10 de marzo de 2023.

Interpretación de datos
En base a la información disponible, se concluye que el volcán Cotopaxi tiene una actividad eruptiva de nivel moderado con tendencia descendente. El análisis conjunto de los diferentes parámetros de vigilancia muestra que la actividad reciente del Cotopaxi es provocada por la presencia de cuerpo de magma pequeño dentro del conducto volcánico el cual es el responsable de las emisiones de SO₂ y ceniza reportados durante estos cinco meses de actividad. Hasta el momento NO hay evidencia que muestren el ingreso de un mayor volumen de magma hacia el sistema superficial. Al contrario, la evidencia actual sugiere que la erupción del Cotopaxi va disminuyendo en intensidad de forma consistente.

Los datos de vigilancia indican un descenso paulatino de la actividad superficial e interna del volcán. La actividad superficial se caracteriza por la emisión de columnas de gases y ceniza de entre 500 y 1000 metros sobre el nivel de la cumbre (m snc), y con valores máximos de 2500 m snc entre los meses de febrero y marzo. Los gases magmáticos, especialmente el SO2 son abundantes en la pluma volcánica, pero muestran un descenso progresivo desde febrero tanto en los instrumentos permanentes como en los datos satelitales. A nivel interno, la sismicidad sigue dominada por sismos de tipo LP, VLP y episodios de tremor cada vez menos energéticos; mientras que la deformación muestra una tendencia estable variando en un rango de 2 mm desde febrero de este año.

Pronósticos a corto plazo de la actividad del volcán Cotopaxi
(Actualización 10/03/2023)

Nota de descargo: Los pronósticos a corto plazo se definen en función de la evolución de la actividad reciente del volcán Cotopaxi y presentan los principales fenómenos susceptibles de producirse. El grupo técnico-científico del Instituto Geofísico de la EPN actualiza periódicamente estos pronósticos para un periodo de días a semanas. En el caso de un proceso aproximadamente estacionario, no habrá cambios en los pronósticos. Los pronósticos están sujetos a cambios rápidos si se detectan anomalías en los parámetros de vigilancia volcánica. Los fenómenos naturales como las erupciones volcánicas son impredecibles en cuanto a su magnitud y cronología, por lo que los pronósticos son sólo una guía para la toma de decisiones por parte de las autoridades y de la comunidad en general. Los pronósticos pueden diferir de los escenarios de los mapas de amenaza volcánica en función de las condiciones actuales. El orden de los pronósticos no está basado en cálculos sino en función de las conclusiones de la evaluación de la actividad reciente del volcán.

Pronósticos a corto plazo (días a semanas) de la actividad del volcán Cotopaxi

1. Más probable: la erupción del Cotopaxi se mantiene en nivel moderado con una tendencia a seguir disminuyendo su intensidad. Se espera la ocurrencia de esporádicas columnas eruptivas <2 km sobre la cumbre y caídas de ceniza a nivel del Parque Nacional Cotopaxi (PNC), o en casos excepcionales a nivel cantonal (principalmente Latacunga y Mejía), dependiendo de la dirección y velocidad del viento. Escenario referencial en los mapas de amenazas volcánicas del Cotopaxi: escenario 1 (índice de explosividad volcánica VEI 1).
2. Menos probable: la erupción del Cotopaxi registra un nuevo aumento gradual de la actividad, produciendo columnas eruptivas de altura entre 2-4 km sobre el cráter y caídas de ceniza de impacto cantonal a provincial (principalmente Cotopaxi, Pichincha), similar a lo observado entre noviembre del 2022 y enero del 2023. La acumulación de material podría provocar lahares secundarios de tamaño pequeño ocasionados por la removilización de la ceniza recién depositada debido a fuertes lluvias, afectando únicamente las inmediaciones del PNC. Escenario referencial en los mapas de amenazas volcánicas del Cotopaxi: escenario 1 (índice de explosividad volcánica VEI 1-2); actividad histórica similar: 2015.
3. Muy poco probable: la erupción del Cotopaxi registra aumento rápido y significativo de la actividad interna y superficial del volcán con columnas eruptivas altas (>8 km sobre el cráter) y caídas de ceniza a nivel nacional, flujos piroclásticos y lahares primarios procedentes del derretimiento parcial del glaciar. Escenarios referenciales en los mapas de amenazas volcánicas del Cotopaxi: escenarios 3 y 4 (índice de explosividad volcánica VEI≥3); actividad histórica similar: 1877

Elaborado por:

Marco Almeida Vaca, Daniel Andrade, Anais Vásconez, Francisco J. Vasconez, Stephen Hernández, Pablo Palacios, Fernanda Naranjo, Marco Yépez, Daniel Sierra, Benjamin Bernard, Josué Salgado, Marco Córdova.
Instituto Geofísico
Escuela Politécnica Nacional

Actualización del estado del volcán Cotopaxi

Resumen
Desde el 21 de octubre del 2022, las estaciones instaladas en los flancos del volcán Cotopaxi registraron el inicio de un nuevo periodo eruptivo. Desde entonces se han registrado emisiones de ceniza, la mayoría de ellas son de baja altura (<1 km snc) y de bajo contenido de ceniza y provocan caída de ceniza en las inmediaciones del Parque Nacional Cotopaxi (PNC), y las poblaciones ubicadas al WSW del volcán. Dentro de este periodo también se ha tenido emisiones de ceniza más intensas y más duraderas, que han provocado caída de ceniza en zonas más pobladas más distantes, especialmente en los cantones Quito, Mejía, Rumiñahui y Latacunga (26 de noviembre, 20 de diciembre 2022, 18 de enero, 2-3 de febrero y 14 de febrero 2023). Los parámetros de sismicidad y deformación se mantienen en niveles moderados, pero con una tendencia ligeramente ascendente; mientras que la desgasificación fue intensa hasta enero 2023, pero ha descendido levemente desde febrero.

Esta reactivación volcánica tiene un origen magmático evidenciado por las grandes cantidades de dióxido de azufre emitido a la atmósfera y por el porcentaje alto de componente juvenil en la ceniza recolectada. Las emisiones de ceniza son cada vez más frecuentes, pero hasta el momento no han llegado a los niveles más intensos observados durante la erupción de agosto-noviembre 2015.

La evolución de esta actividad a mediano plazo es incierta, debido a la naturaleza misma de los fenómenos volcánicos. Sin embargo, a corto plazo (días a semanas) el escenario más probable es que las emisiones de ceniza se repitan y/o se intensifiquen sin mostrar mayores signos precursores. En este sentido es importante mantener activo el sistema de vigilancia y continuar con las tareas de prevención y mitigación relacionadas con los escenarios eruptivos del volcán Cotopaxi.

Emisión de gases y ceniza del volcán Cotopaxi. La fotografía fue tomada desde el sur durante el sobrevuelo provisto por las Fuerzas Armadas del día 02 de febrero de 2023 (Foto: M. Almeida).

Anexo técnico-científico

Sismicidad
Desde el mes de octubre 2022 hasta la fecha, la sismicidad muestra un incremento paulatino en el número de eventos diarios (LP, VT y VLP) y en la energía liberada (Figura 1). La mayor parte de la energía se manifiesta en forma de tremor el cual está asociado a la emisión continua de ceniza. Pese a que los valores se han ido incrementando en el tiempo, estos son bajos en comparación a la actividad más energética registrado durante el proceso eruptivo del Cotopaxi en 2015.

El martes 14 de febrero de 2023 se alcanzó los valores máximos de energía sísmica, que a nivel superficial se manifestó como emisión de ceniza de carga leve a moderada y que provocó caída de ceniza en las poblaciones más cercanas al volcán en el cantón Latacunga

Figura 1. Amplitud sísmica medido en cuentas registrado por la estación BREF. Nótese que la energía liberada se ha ido incrementando paulatinamente desde octubre 2022 hasta el presente.

Además, los eventos sísmicos localizados al interior del volcán muestran magnitudes cada vez más grandes. La serie de tiempo del promedio de dichas magnitudes se presenta en la Figura 2. Los datos más recientes (puntos azules) en la parte derecha muestran cambios significativos respecto a datos pasados (puntos rojos). Esta serie verifica que desde octubre 21 se tiene un incremento progresivo en la intensidad de tales eventos.

Figura 2. Serie de tiempo de la magnitud media de eventos localizados. Los cambios son significativos (con error menor al 5%) entre muestras azules y rojas (muestras de 30 eventos).

Deformación
Los procesos internos del volcán, como el ingreso de nuevo magma al sistema, producen el aumento de las presiones y esfuerzos al interior del edificio volcánico. Estos fenómenos se manifiestan a nivel superficial con la deformación del suelo, presentando desplazamientos, que son detectables únicamente por medio de instrumentos de alta precisión.

Para el volcán Cotopaxi, el IG-EPN realiza constantemente el procesamiento de datos de posicionamiento gracias a los instrumentos cGPS (Sistemas de Posicionamiento Global Continuos) y a los inclinómetros de alta precisión instalados en el volcán. Adicionalmente, se realiza el análisis de desplazamientos por medio de imágenes de radar satelital, procesadas con el método InSAR (Interferometría de Radar de Apertura Sintética).

La Figura 3 corresponde a un mapa de velocidades, obtenido por InSAR, en base a una compilación de imágenes de la misión Sentinel-1 de la Agencia Espacial Europea (ESA), adquiridas entre marzo de 2022 y febrero de 2023. Como resultado, en el lado occidental del volcán (elipse de color rojo en el mapa) se observan áreas representadas en colores entre naranja – rojo, indicando desplazamientos positivos con respecto a la Línea de Observación del Satélite (LOS). Este patrón se interpreta como deformación o inflación en el flanco occidental del volcán, y ha sido detectado levemente desde agosto del año anterior y se mantiene hasta la actualidad.

Figura 3. Mapa de velocidades obtenido por el método InSAR, en base a imágenes Sentinel-1 de órbita ascendente en el volcán Cotopaxi, entre marzo 2022 y febrero 2023. Las velocidades registradas se representan de acuerdo a la escala de colores que se presenta en la parte inferior derecha del mapa.

De forma similar, los datos de posicionamiento (cGPS) demuestran que se continúa registrando desplazamientos entre las bases de monitoreo (instrumentos instalados en el volcán). Estos desplazamientos forman un patrón de inflación que se inició entre julio y agosto del año anterior y que se mantiene hasta el presente.

Figura 4. Serie temporal de las posiciones relativas entre las bases cGPS del volcán Cotopaxi VC1G y MORU, ubicadas en los flancos nororiental y suroccidental, respectivamente. Cada circunferencia en color azul representa un promedio de 4 días de las posiciones relativas entre las bases. El periodo resaltado en color rojo destaca la inflación registrada durante el periodo eruptivo del año 2015. La línea segmentada en color rojo señala las explosiones del 14 de agosto de ese mismo año. Finalmente, la zona remarcada en color amarillo resalta el patrón de inflación que se viene registrando en los cGPS desde el segundo semestre del 2022 hasta febrero de 2023.

En conclusión, la deformación observada por métodos geodésicos indica que a partir del año anterior el sistema volcánico fue perturbado por el ingreso de magma. Este ingreso presenta una velocidad de baja magnitud de 8 mm/año observado por los cGPS y de 15 mm/año en la zona de mayor deformación de acuerdo con InSAR; manteniéndose estable y sin presentar hasta el momento señales de aceleración.

Nubes y caídas de cenizas
El número de emisiones de ceniza del volcán Cotopaxi se ha incrementado significativamente, especialmente para los meses de diciembre y enero (Figura 5). Mientras que en octubre se registró apenas una emisión de ceniza y en la última semana de noviembre se registraron 5, durante los meses de diciembre y enero el número de emisiones de ceniza se incrementó hasta 27 y 38, respectivamente. Como consecuencia, la tasa de emisiones de ceniza del volcán Cotopaxi sobrepasó una emisión por día durante el mes de enero. En lo que va del mes de febrero, se han registrado 13 emisiones de ceniza en 13 días, indicando un promedio de una emisión de ceniza al día. En total, desde octubre 2022 se han registrado 84 emisiones de ceniza en el volcán Cotopaxi. Sin embargo, solo tres de ellas han sido lo suficientemente grandes como para causar afectación leve en las provincias de Pichincha y Cotopaxi.

Figura 5. Número de emisiones de ceniza en el volcán Cotopaxi desde octubre del 2022. El eje izquierdo marca el total de emisiones registradas cada mes (barras grises), mientras que el derecho indica la tasa diaria (línea negra, número de emisiones del mes dividido por el número de días). Para el mes de febrero se tomaron en cuenta las emisiones registradas hasta el 13 de febrero.

En paralelo, el Centro de Avisos de Cenizas Volcánicas de Washington (W-VAAC por sus siglas en inglés) ha reportado 105 nubes de ceniza desde el 21 de octubre de 2022. Los mayores alcances fueron observados para las nubes de ceniza asociadas a la actividad del 26 de noviembre, 20 de diciembre, 26 y 30 de enero, y 10 de febrero con más de 100 km de distancia desde el volcán. Por otro lado, las alturas máximas de las nubes de ceniza (> 1.5 km sobre el cráter) fueron registradas los días 26 de noviembre, 13, 17, 19 y 30 de enero, y 1 de febrero. Debido a esta actividad se reportó caída de ceniza desde varios sectores de los cantones Latacunga, Mejía, Rumiñahui y Quito (Figura 6).

Figura 6. Proyección de las alertas W-VAAC registradas desde el 23 de noviembre 2022 hasta el 13 de febrero de 2023 con los reportes de caída de ceniza recibidos en este periodo a través del grupo de vigías del volcán Cotopaxi, el Parque Nacional Cotopaxi y de los informes de la Secretaría de Gestión de Riesgos (figuras negras). Como se observa por los colores, la mayoría de las alertas se han dado desde finales de diciembre (colores amarillos a rojizos). Además, se observa la variabilidad de la dirección de los vientos para este periodo de tiempo, dándose una distribución radial de la ceniza.

La ceniza de estas caídas fue muestreada y el material recolectado preparado para su correspondiente análisis de laboratorio. En la Figura 7 se indica la evolución de los porcentajes de los componentes que conforman la ceniza del 21 de octubre, 26 de noviembre, 20 de diciembre y 19 de enero. Los resultados muestran un continuo incremento en el aporte del material juvenil (material asociado al magma que está generando la actividad volcánica en superficie).

Figura 7. Evolución del contenido de material juvenil (material derivado del magma en erupción) en negro y accidental (material volcánico viejo) en rojo observado en las fracciones de 0.125 mm de las muestras de ceniza recolectadas mensualmente. En la parte inferior se indican unos ejemplos de material juvenil (café, negro a gris brilloso) y material accidental (opaco, oxidado).

Termografía
Durante el último sobrevuelo realizado el 2 de febrero de 2023 se obtuvieron nuevas secuencias termales del volcán. Las temperaturas obtenidas en la columna de ceniza son las más altas (52 °C) detectadas desde el inicio de la erupción el 21 de octubre de 2022. No se observaron anomalías en las grietas del glaciar, y los campos fumarólicos no han cambiado su temperatura habitual (aprox. 30 °C).

Figura 8. Izquierda: fotografía de rango visible desde el flanco sur del volcán Cotopaxi. Derecha: Imagen térmica correspondiente donde se puede observar en colores amarillos las zonas con mayor temperatura.

Desgasificación y medidas de dióxido de azufre (SO₂)
Desde octubre 2022 se observa un incremento progresivo en los valores de flujo de SO₂ diario obtenidos gracias a la red de instrumentos DOAS, los mismos que se intensificaron en diciembre (Figura 9) y disminuyen levemente desde enero 2023. Los valores altos de flujo de SO₂ y números de medidas válidas registrados desde octubre 2022 son similares a los registrados durante la erupción de 2015. Estos valores altos también son detectados por el sensor satelital TROPOMI (Sentinel-5SP). En el panel intermedio de la Figura 9 se muestra las emisiones de SO₂ medidas en la atmósfera alrededor del Cotopaxi por este instrumento satelital. Desde octubre se registra este gas en la atmósfera llegando a valores altos desde finales de noviembre hasta mediados de enero, posteriormente los valores se reducen (hasta 14 de febrero; Figura 10). Al comparar los datos de gases con las alturas máximas de las columnas de emisión se constata que la red DOAS tiene mejor detección para las columnas de menor altura, mientras que el satélite observa mejor las emisiones de SO₂ asociado a columnas más altas.

La Figura 9 también presenta el registro de las observaciones de brillo en el cráter y de anomalías termales gracias a imágenes satelitales y las cámaras visuales del IG-EPN. Estas no se han presentado desde el mes de febrero, posiblemente debido a las condiciones de nubosidad alrededor del cráter del volcán.

Figura 9. Superior: Altura de las emisiones de gas, en azul, y de ceniza, en rojo, del volcán Cotopaxi, observadas gracias a la red de cámaras visuales instaladas alrededor del volcán. Registro de brillo y anomalías termales en el cráter.

Intermedio: Masa de SO₂ registrada por el instrumento satelital TROPOMI (fuente MOUNTS). Inferior: Máximo flujo de dióxido de azufre (SO₂) diario registrado en las 4 estaciones del volcán Cotopaxi (Refugio Norte, Refugio Sur, Cami y San Joaquín). Actualizado hasta el 8 de febrero 2023.

Las imágenes de TROPOMI permiten generar un mapa de la distribución promedio de SO₂ en la atmósfera. Se ha realizado una superposición de las imágenes para un periodo mensual. En la Figura 10 se observa un incremento progresivo de la cantidad de SO₂ emitido por el volcán Cotopaxi hasta diciembre 2022 y una ligera disminución durante el mes de enero y febrero 2023 (no en la imagen). Además, se observa la emisión de SO2 para los volcanes Reventador y Sangay que también se encuentran en erupción.

Figura 10. Masa de SO₂ presente en la atmósfera sobre los volcanes Cotopaxi, Sangay y Reventador. Las imágenes representan la emisión promedio mensual (Base Google Engine Code Editor, Script: C. Laverde-SGC).

La medición de especies gaseosas mayoritarias con el equipo MultiGAS han mostrado un cambio en la tendencia de las razones (CO₂/SO₂ y SO₂ /H₂S). Dicho cambio responde a una inyección de nuevo magma, más rico en CO₂ y SO₂ en el conducto del volcán (Figura 11). Este parámetro se conjuga con la observación de mayor porcentaje de material juvenil en las muestras de ceniza, así como el aumento de la temperatura de la columna de emisión. Las especies gaseosas mayoritarias medidas por este instrumento son: agua - H₂O, dióxido de carbono - CO₂, dióxido de azufre - SO₂ y ácido sulfhídrico - H₂S.

Figura 11. Fotografía de la columna de gas medida durante el sobrevuelo del 2 de febrero de 2023, en el recuadro se puede observar los picos de los gases volcánicos (SO₂, H₂S) detectados, a partir de los cuales se obtienen las diferentes razones: CO₂/SO₂ y SO₂ /H₂S.

Interpretación de datos

En base a la información disponible, se concluye que el volcán Cotopaxi tiene una actividad eruptiva de nivel moderado. El análisis conjunto de los diferentes parámetros de vigilancia muestra que la actividad reciente del Cotopaxi está provocada por la presencia de magma en el conducto volcánico.

Los datos de vigilancia indican un incremento paulatino de la actividad superficial e interna. La superficial se caracteriza por la emisión de columnas de gases y ceniza alcanzando hasta un máximo de 3000 metros sobre el nivel de la cumbre (msnc). Los gases magmáticos, especialmente el SO₂ son abundantes en la pluma volcánica. A nivel interno, la sismicidad sigue dominada por sismos de tipo LP y VLP y episodios de tremor cada vez más energéticos; mientras que la deformación muestra una leve tendencia inflacionaria detectable en los flancos del volcán asociado al ascenso de magma nuevo reconocible en las partículas de ceniza.

Pronósticos a corto plazo de la actividad del volcán Cotopaxi
(Actualización 15/02/2023)

Nota de descargo: Los pronósticos a corto plazo se definen en función de la evolución de la actividad reciente del volcán Cotopaxi y presentan los principales fenómenos susceptibles de producirse. El grupo técnico-científico del Instituto Geofísico de la EPN actualiza periódicamente estos pronósticos para un periodo de días a semanas. En el caso de un proceso aproximadamente estacionario, no habrá cambios en los pronósticos. Los pronósticos están sujetos a cambios rápidos si se detectan anomalías en los parámetros de vigilancia volcánica. Los fenómenos naturales como las erupciones volcánicas son impredecibles en cuanto a su magnitud y evolución, por lo que los pronósticos son sólo una guía para la toma de decisiones por parte de las autoridades y del público. Los pronósticos pueden diferir de los escenarios de los mapas de amenaza volcánica en función de las condiciones actuales. El orden de los pronósticos no está basado en cálculos sino en función de las conclusiones de la evaluación de la actividad reciente del volcán.

Pronósticos a corto plazo de la actividad del volcán Cotopaxi

1. Más probable: se mantiene el nivel de actividad moderado con columnas eruptivas <4 km sobre el cráter y caídas de ceniza a nivel cantonal (principalmente Latacunga y Mejía), dependiendo de la dirección y velocidad del viento. Lahares secundarios pequeños a moderados pueden formarse por la removilización de la ceniza recién depositada debido a fuertes lluvias o derretimiento de nieve en las zonas altas del volcán. Escenario referencial en los mapas de amenazas volcánicas del Cotopaxi: escenario 1 (índice de explosividad volcánica VEI1-2); actividad histórica similar: 2015.
2. Menos probable: aumento gradual de la actividad a un nivel alto con columnas eruptivas de altura entre 4-8 km sobre el cráter y caídas de ceniza a nivel provincial (principalmente Cotopaxi, Pichincha y Napo), posibles explosiones y lahares secundarios en las inmediaciones del Parque Nacional Cotopaxi. Escenario referencial en los mapas de amenazas volcánicas del Cotopaxi: escenario 2 (índice de explosividad volcánica VEI2-3); actividad histórica similar: 1853-1854.
3. Muy poco probable: aumento rápido y significativo de la actividad interna y superficial del volcán con columnas eruptivas altas (>8 km sobre el cráter) y caídas de ceniza a nivel nacional, flujos piroclásticos y lahares primarios procedentes del derretimiento parcial del glaciar. Escenarios referenciales en los mapas de amenazas volcánicas del Cotopaxi: escenarios 3 y 4 (índice de explosividad volcánica VEI≥3); actividad histórica similar: 1877.

Elaborado por:

Francisco J. Vásconez, Marco Almeida, Anais Vásconez, Marco Yépez, Pablo Palacios, Benjamin Bernard, Silvana Hidalgo.
Instituto Geofísico
Escuela Politécnica Nacional