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Vulcanólogos procuram aperfeiçoar previsão de erupções

Pegando sugestão dos meteorologistas, pesquisadores combinam medidas e modelos de satélites na tentativa de prever a atividade vulcânica

Shutterstock
Na primavera de 2010, o vulcão Eyjafjallajökull, na Islândia, entrou em erupção sob uma cobertura de gelo, misturando lava quente com um dilúvio de água de derretimento, que explodiu uma pluma de gás e cinza a mais de dez quilômetros no céu. Centenas de pessoas foram evacuadas e a turbulência chegou muito além da Islândia, com várias nações europeias fechando seu espaço aéreo por dias. Felizmente, Eyjafjallajökull não matou ninguém - mas, mesmo assim, causou sua justa parcela do caos.

Apesar de todo os danos e estragos que erupções vulcânicas podem causar - mesmo aquelas que não são fatais -, os cientistas ainda não conseguem prevê-las de maneira confiável. Embora tenham tido sucesso prevendo dezenas de erupções, eles não possuem um método padronizado. “O campo da vulcanologia está bem atrás de outros, como o da meteorologia, em termos de desenvolvimento de previsões”, diz David Pyle, vulcanólogo da Universidade de Oxford. Vulcões possuem comportamentos complicados e imprevisíveis - e, é claro, muito da sua atividade acontece sob o solo, o que os faz significantemente mais difíceis de se estudar e de desenvolver modelos do que, digamos, sistemas meteorológicos. “Hoje, O desafio real é que, no caso dos vulcões para os quais não há nenhuma observação anterior de erupções anteriores nem muito monitoramento em andamento, pode ser bastante difícil de antecipar o que acontecerá”, diz Pyle.

Ele acrescenta que os métodos os quais cientistas usados hoje para a previsão de erupções “são bastante qualitativos”. Porém, uma equipe de pesquisadores na Universidade de Savoy Mont Blanc está tentando desenvolver uma abordagem mais confiável, precisa e orientada por dados para antecipar erupções como a de Eyjafjallajökull - e potencialmente criar uma previsão diária ou até por hora do vulcão - utilizando satélites e um método chamada assimilação de dados.

A assimilação de dados é largamente usada em campos como a meteorologia - nossas previsões de tempo dependem disso. O método combina um modelo para sistemas tais como tempo e clima com dados do mundo real para desenvolver previsões sobre o futuro. A força dessa técnica é que o modelo é continuamente ajustado - ele compara suas previsões com dados do mundo real e se auto corrige quase em tempo real.

Em um novo estudo publicado quarta-feira, dia 28 de junho, na revista Frontiers in Earth Science, os pesquisadores de Savoy aplicaram assimilação de dados em um modelo de vulcão para ver se a técnica poderia prever com precisão um parâmetro importante para erupções vulcânicas: sobrepressão de magma. Este é o excesso de pressão criado pelo magma do vulcão empurrando para fora, em relação à pressão interna criada pela rocha sobreposta. "Para cada vulcão, há um valor de sobrepressão crítico", diz Mary Grace Bato, principal autora do estudo e doutora do Instituto de Ciências da Terra na França. "Se esse valor for atingido, então você saberia que em alguns dias, ou meses, pode haver uma erupção." Ser capaz de prever como esse elemento do sistema muda poderia ajudar os vulcanólogos a fazer previsões melhores.

Para seu estudo, a equipe criou um modelo simplificado baseado no vulcão Grímsvötn, também na Islândia. Então, utilizaram dados sintéticos de satélite sobre como o solo exterior do vulcão se deformou, para informar o modelo ao longo do tempo e fazer previsões. Bato oferece uma forma simples de pensar sobre a relação entre a deformação do solo e a sobrepressão de magma: “Imagine que a câmara de magma do vulcão é como um balão. Se você continuamente enche esse balão com magma, ele infla e faz com que o solo no seu topo se deforme. Podemos medir a deformação utilizando GPS ou dados de um satélite radar e, então, podemos inferir a sobrepressão do magma.” A equipe também pode usar os dados do satélite para aprimorar as previsões do seu modelo para sobrepressão de magma no futuro. Práticas atuais não usam esse tipo de técnica baseada em física, explica Daniel Dzurisin, membro da Pesquisa Geológica Estadunidense no Observatório do Vulcão Cascades. Ele diz que a atual previsão de erupções depende na combinação do monitoramento de dados com informações de bases de dados vulcânicas globais, conhecimento local sobre o comportamento passado do vulcão e informações científicas baseadas em experiências.

Quando os pesquisadores compararam suas previsões com uma simulação do vulcão, descobriram que a assimilação de dados era capaz de prever com precisão as mudanças na sobrepressão de magma. Além da força de previsão da técnica, ela também ajudou a restringir as características subterrâneas do vulcão. “Isso mostra que cientistas podem usar assimilação de dados para entender melhor vários componentes e comportamentos acontecendo dentro do vulcão”, tais como a geometria da sua câmara de magma e a taxa de fluxo de magma dentro do reservatório, explica Bato. “Esses são alguns parâmetros bastante difíceis de inferir já que estão enterrados em grandes profundidades, a mais de dez quilômetros.”

Bato observa que o estudo deles é apenas o começo dos testes da assimilação de dados para previsões vulcânicas. A equipe utilizou um modelo bastante simplificado, e sua abordagem dependeu de dados sintéticos. No mundo real, vulcões são muito mais bagunçados e complicados, e o método precisaria empregar dados genuínos de GPS e de radares de satélites. O estudo também não incorporou outros preditores importantes para erupções vulcânicas como terremotos e produção de gás - embora os pesquisadores planejem incluir essas medidas em trabalhos futuros.

Cientistas ainda precisam entender melhor quando a sobrepressão do magma - o foco principal do estudo - sinalizará uma erupção no mundo real. "Conceitualmente, deve existir um valor crítico de sobrepressão. Mas esse valor é geralmente desconhecido, provavelmente diferente para cada vulcão, e pode mudar ao longo do tempo mesmo [para] um único vulcão", explica Dzurisin. "No entanto, ser capaz de estimar a sobrepressão... Seria um passo importante." Dzurisin acredita que a assimilação de dados se tornará mais amplamente utilizada na comunidade de vulcanologia. "Esta abordagem parece ser uma boa promessa para se candidatar ao campo da previsão da erupção", ele diz. "No entanto, temos um longo caminho a percorrer.” Pyle, de Oxford, concorda sobre o potencial do método. "É certamente uma via para o progresso", segundo ele.

Em seguida, a equipe de Bato planeja aplicar sua abordagem em Grímsvötn utilizando dados reais de satélite. Um dia, diz Bato, “espero que possamos dar previsões diárias - ou até mesmo de hora em hora - para as cidades localizadas próximas a vulcões ativos, porque é onde esse tipo de pesquisa seria mais valioso.”

Annie Sneed
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