Quins són els impactes de les erupcions volcàniques en el territori?

Fragment de la nova monografia de 'Mètode' dedicada als volcans i els seus efectes

Erupció de tipus efusiu

Aquest és un fragment  de la monografia Estimats volcans. El vulcanisme, del Pacífic a la Garrotxa que acaba de publicar la revista Mètode. Els seus autors són Arnau Folch i Duran, Joan Martí i Molist i Llorenç Planagumà i Guàrdia. La monografia número 9 de Mètode es trobarà disponible properament a través del Servei de Publicacions de la UV.


Les erupcions de tipus explosiu són, sens dubte, les que comporten un perill més elevat tant per la seva intensitat com per la generació de materials piroclàstics de mides molt diverses que solen causar una gran quantitat d’impactes a diferents escales. En el capítol anterior ja hem vist com els volcans són sistemes geològics complexos capaços de generar una gran quantitat de fenòmens perillosos. A continuació veurem de quina manera i per què tots aquests fenòmens impacten en el territori i en la població, així com els perills que se’n deriven. Comprendre els possibles impactes dels fenòmens volcànics és un pas previ essencial per la posterior quantificació del perill i l’avaluació del risc.

«Les colades de lava són el producte més característic de les erupcions de tipus efusiu»

Colades de lava. Quan pensem en un volcà, el més probable és que ens vingui a la ment la imatge d’una colada de lava. Això no és casualitat: són el producte més característic de les erupcions de tipus efusiu. Un cop a la superfície, com qualsevol fluid, les colades de lava es mouran més o menys ràpidament en funció de la seva viscositat i dels pendents del terreny per on circulen. La velocitat d’una colada de lava, però, tendeix a alentir-se progressivament a mesura que el magma es va refredant i solidificant i finalment dóna lloc a una roca ígnia. Si parlem d’impactes, l’emplaçament d’una colada de lava causa un grau de destrucció molt elevat en les zones afectades, en particular si el seu curs travessa zones habitades, conreus o zones forestals. Ara bé, cal dir que, en general, les persones en som poc vulnerables perquè el seu moviment és relativament lent (de l’ordre d’uns pocs quilòmetres per hora) i hom pot escapar fàcilment de la seva zona d’acció. És per això que hi ha pocs casos documentats de morts directament causades per colades de lava. No obstant això, cal tenir molt present que els seus perills secundaris poden ser molt considerables. Per exemple, una colada de magma subglacial sovint pot fondre una massa de gel prou gran per desencadenar una inundació o un lahar. Això ho saben molt bé a Islàndia, on aquest fenomen fins i tot té un nom: jökulhlaup. Un altre perill secundari molt notable es dóna amb magmes molt viscosos (generalment més freds) perquè, en aquest cas, les colades flueixen amb dificultats i tendeixen a créixer verticalment, fet que genera un dom que, en cas de col·lapse gravitacional, origina fluxos piroclàstics. D’exemples tràgics, n’hi ha hagut diversos al llarg de la història, però sense dubte un dels més devastadors va ser la destrucció de la ciutat de Saint-Pierre, a l’illa de Martinica, a causa de l’erupció del mont Pelée del 1902.

Bomba volcànica a la Reserva Provincial La Payunia, província de Mendoza, Argentina. / Foto: Arnau Folch

Bombes volcàniques. Els blocs o bombes volcàniques es defineixen com qualsevol fragment de tefra de mida superior a seixanta-quatre mil·límetres. Això inclou qualsevol piroclast que vagi des d’uns pocs centímetres fins a blocs de més d’un metre de diàmetre. Les bombes volcàniques són un producte típic de l’activitat de tipus estrombolià, ja que aquesta es caracteritza per una menor intensitat explosiva i, en conseqüència, l’eficiència del procés de fragmentació del magma dins del conducte és menor, insuficient per a generar material piroclàstic més fi. A causa de la seva mida, les bombes volcàniques no poden ser transportades pels vents d’una manera passiva i segueixen trajectòries de tipus balístic fins a emplaçar-se a pocs quilòmetres de distància. Els seus impactes, per tant, són molt locals i es restringeixen a les proximitats del cràter, on poden danyar cobertes d’edificis i fins i tot persones, així com provocar incendis si encara estan incandescents quan arriben a terra. Per exemple, la recent erupció del volcà Ontake (Japó) el 27 de setembre del 2014 causà seixanta-tres morts per impacte de bombes volcàniques, molts d’ells excursionistes que es trobaven prop del cràter durant la inesperada reactivació del volcà.

Fluxos piroclàstics. De tots els perills d’origen volcànic, els fluxos piroclàstics són els que poden causar un grau de destrucció més elevat a causa de la seva temperatura, volum de material transportat i velocitat, que sovint arriba a superar els 100 km/h. Ja hem vist que els fluxos piroclàstics són una barreja de gasos volcànics calents i aire amb material piroclàstic suspès que, a causa de la seva densitat, es desplacen seguint la morfologia del terreny fins que s’emplacen a una distància del volcà que depèn de factors tan diversos com la quantitat d’energia inicial, el tipus i concentració de material en suspensió, la temperatura o l’orografia per on circulen. Aquestes colades de piroclasts es poden generar sigui pel col·lapse total o parcial d’una columna eruptiva, sigui pel col·lapse gravitacional d’un dom de lava. En qualsevol cas, els fluxos piroclàstics solen comportar la destrucció total de les zones afectades i, en casos extrems, efectes climàtics. Aquests es deuen a la presència de material fi (partícules micromètriques) que pot escapar del corrent principal i ser transportat fins a capes altes de l’atmosfera dins de grans núvols convectius que acompanyen el corrent principal. A mesura que els corrents es desplacen i les partícules en suspensió més grans es van dipositant a terra, el flux es dilueix i va disminuint la seva densitat. Les distàncies d’afectació dels fluxos piroclàstics poden variar des d’uns pocs fins a centenars de quilòmetres. Normalment l’àrea afectada es restringeix a les valls i fondalades de l’edifici volcànic, tot i que, en alguns casos, els fluxos piroclàstics poden saltar barreres orogràfiques (això sol passar en fluxos més diluïts, també anomenats surge). A diferència de les colades de lava, l’impacte directe major dels fluxos piroclàstics es deu a la gran pressió dinàmica que aquests exerceixen, capaç d’enderrocar i enterrar tots els objectes i estructures que troben al llarg del seu camí. La destrucció de les ciutats de Pompeia i Herculà a conseqüència de l’erupció del Vesuvi el 79 dC n’és potser l’exemple més cèlebre. A més a més, les altes temperatures dins dels fluxos (de fins a 700 ºC) incendien qualsevol material combustible, boscos i vegetació inclosos. Per altra banda, la deposició de cendres i material és molt susceptible de generar impactes secundaris en forma de lahars.

Lahars. Els lahars són fluxos de sediments volcànics barrejats amb aigua, generalment d’origen glacial, de superfície (rius o llacs), o de pluja. Com en el cas dels fluxos piroclàstics, el comportament dinàmic dels lahars depèn de la quantitat de partícules en suspensió que transporten (és a dir, si són densos o diluïts), que en determina la mobilitat i l’abast. En alguns casos, poden assolir velocitats de desenes de quilòmetres per hora i abastar grans distàncies. Són un fenomen altament destructiu, tot i que els seus impactes se circumscriuen exclusivament a les zones de canalització que típicament coincideixen amb torrents i valls fluvials. Poden enterrar grans superfícies de terreny amb sediments i, fins i tot, canviar-ne la morfologia, cosa que dificulta molt la predicció de la seva trajectòria. Els lahars són un producte secundari típic de les erupcions volcàniques, ja que es poden desencadenar per fusió de neu o glaceres, per col·lapse i trencament de llacs volcànics, per pluges torrencials sobre material piroclàstic poc consolidat, o bé per esllavissades.

«Les grans esllavissades poden mobilitzar volums de material de diversos quilòmetres cúbics i alterar el curs de rius i formar llacs»

Esllavissades. Les esllavissades són un fenomen característic dels edificis volcànics amb forts pendents, i poden ser desencadenades per diversos motius que en causin la inestabilitat, com ara l’ascens i emplaçament de magma sota la superfície, un petit sisme o una pluja intensa. Qualsevol d’aquests mecanismes pot desencadenar la caiguda de grans masses de material pels pendents de l’edifici volcànic i desplaçar-les fins a desenes de quilòmetres de distància. Es poden donar tant durant el curs d’una erupció, com succeí l’any 1980 durant l’erupció del volcà Saint Helens (EUA), com força temps després com a conseqüència de la remobilització de material dipositat. Les grans esllavissades poden mobilitzar volums de material de diversos quilòmetres cúbics i formar dipòsits de desenes o fins i tot centenars de metres de material a les valls, de forma que poden alterar el curs de rius i formar llacs. Són un fenomen altament destructiu i sovint desencadenen perills secundaris com lahars i onades gegants, o fins i tot tsunamis quan les esllavissades es dipositen en llacs o en el mar.

Caiguda piroclàstica. La caiguda de lapil·li i cendra constitueix, probablement, el perill volcànic capaç de causar més quantitat d’impactes a escala local o regional. La raó d’això és que els piroclasts injectats dins d’una columna eruptiva poden ser transportats pels vents en alçada fins a grans distàncies abans de caure i dipositar-se a terra. En funció de paràmetres tan variables com ara l’alçada de la columna eruptiva, la mida de les partícules o la intensitat del vent, la caiguda piroclàstica es donarà a major o menor distància del centre eruptiu. Típicament, el gruix d’aquests dipòsits de caiguda disminueix amb la distància i pot variar des de més d’un metre en les proximitats del volcà, fins a uns pocs centímetres quan es troba a centenars de quilòmetres de l’origen. Pel que fa a l’extensió de les zones afectades, l’àrea del dipòsit de caiguda depèn molt de la intensitat i durada de l’erupció: pot arribar a assolir centenars de milers de quilòmetres quadrats, o fins i tot més. En el cas de les supererupcions, afortunadament mai ocorregudes en temps històrics, els registres geològics demostren que l’abast del fenomen pot assolir una escala continental.

«La cendra volcànica disminueix el pH de l’aigua i la converteix en no apta per al consum humà»

Lògicament, la magnitud dels impactes associats a la caiguda de tefra depèn de la quantitat de material acumulat a terra i que afecta propietats, infraestructures, vegetació, animals i persones. Els impactes directes més destructius es donen quan els dipòsits de caiguda superen alguns centímetres de gruix. En primer lloc, la deposició de tefra als teulats de les cases pot causar-ne la caiguda a causa del pes, especialment si els piroclasts van acompanyats de pluja: l’aigua n’augmenta la densitat i la barreja resultant obstrueix desaigües i canalitzacions. Els sistemes de calefacció i ventilació domèstics també es danyen per abrasió i obturació i destrucció de filtres. A part d’això, la caiguda de tefra també afecta tot tipus d’infraestructures com els sistemes de distribució i tractament d’aigua potable, xarxes elèctriques i vies de comunicació i transport. La cendra volcànica disminueix el pH de l’aigua i la converteix en no apta per al consum humà. A més, la dissolució en l’aigua d’elements i substàncies químiques associades com ara el ferro, sulfats i clorurs provoquen efectes persistents en la seva qualitat i afavoreixen l’aparició de brots infectius si no s’hi fan tractaments adequats. En presència d’humitat ambiental, la cendra més fina s’adhereix al cablejat elèctric i, per raó de la seva alta conductivitat, causa oscil·lacions de voltatge o, fins i tot, caiguda de torres i interrupció total del fluid elèctric. L’acumulació d’uns pocs mil·límetres de tefra en una pista d’aterratge la inutilitza completament. Els aeroports es tanquen, les carreteres es tallen i la xarxa ferroviària s’interromp. Les operacions de neteja són lentes i costoses. La caiguda impacta també en la vegetació i els animals. Si l’acumulació és substancial, els arbres cauen com en les grans nevades. Els cultius es perden i, tot i que a mitjà termini els efectes fertilitzants poden ser beneficiosos, l’impacte immediat en les comunitats rurals sol ser molt elevat. Els animals de pastura ingereixen cendra i pateixen tota mena d’efectes secundaris, com ara el desgast del sistema dental per l’alt poder abrasiu de la cendra, problemes intestinals o fluorosis. Finalment, la cendra molt fina suposa un perill immediat per a la salut de les persones perquè causa irritació de vies nasals i mucoses, asma i problemes respiratoris aguts i crònics.

Flux piroclàstic - erupcions

Flux piroclàstic format a causa del col·lapse de la columna eruptiva al mont Pinatubo (Filipines) durant l’erupció del 1991. / Foto: Richard P. Hoblitt / Servei Geològic dels Estats Units

Qualitat de l’aire. Més enllà dels impactes immediats, la caiguda de cendra pot tenir també efectes en la salut humana a mitjà termini. La resuspensió per efecte del vent de cendra prèviament dipositada deteriora la qualitat de l’aire i n’augmenta considerablement la concentració de partícules fines, de diàmetre micromètric, capaces de penetrar les vies respiratòries. Una exposició prologada pot desencadenar problemes respiratoris crònics o silicosis. Per altra banda, si el contingut en ions de Fe²+ i altres elements traça de la cendra volcànica és elevat, augmenten les probabilitats de mutacions cel·lulars i efectes cancerígens associats. Aquests impactes secundaris de la resuspensió se solen donar en zones àrides i ventoses, on la baixa humitat del sòl i la manca de vegetació dificulten la consolidació del material dipositat. L’estepa de la Patagònia argentina n’és un bon exemple. Aquí, la contínua resuspensió de cendra dipositada durant les erupcions recents dels volcans xilens del Cordón Caulle (2011) i del Calbuco (2015) causa episodis periòdics de contaminació per material particulat, problemes en l’agricultura i grans pèrdues en el sector ramader. A més a més, els impactes en els aeroports causats per la resuspensió de cendra són similars als que ocorren durant una erupció.

Les cendres i els avions. La presència en l’atmosfera de cendres volcàniques suposa una seriosa amenaça pels avions. En primer lloc, a causa de la seva forma angular i rugosa, les partícules de cendra tenen un alt poder abrasiu i, si impacten en un avió a velocitat de creuer, provoquen danys en el fuselatge i n’esmerilen els vidres. En segon lloc, alguns instruments de navegació i posicionament també en poden resultar afectats, amb el consegüent perill per a la seguretat que això suposa. Però, sens dubte, la pitjor part se l’enduen les turbines, dissenyades per a treballar en un entorn net i en un règim de temperatures superiors al punt de fusió dels minerals presents en la cendra volcànica. El problema principal és, doncs, que, quan les partícules de cendra suspeses en l’aire circumdant penetren dins la cambra de combustió es fonen i, en refredar-se, formen un vidre volcànic que obtura la sortida dels gasos de combustió. El resultat no és massa convenient per a un avió en ple vol; els motors es calen i les turbines simplement es paren.

Gasos volcànics. Els gasos volcànics alliberats durant l’erupció d’un magma suposen un perill per la seva toxicitat a concentracions i dosis elevades. Emissions més o menys intenses de gasos com diòxid de carboni, metà, diòxid de sofre, fluor o clor poden donar-se en funció de la composició del magma. Aquestes substàncies poden ser presents en altes concentracions a prop del cràter i, eventualment, incorporar-se dins d’una columna eruptiva i transportar-se per efecte dels vents juntament amb el material particulat (piroclasts). En funció de la seva quantitat i concentració en l’aire, representen un perill més o menys gran per a l’entorn quan es dipositen, per exemple, en forma de pluja àcida. Hi ha casos veritablement extraordinaris. Durant l’any 1783, per exemple, la fissura volcànica del volcà Laki, a Islàndia, va emetre grans quantitats de laves basàltiques molt riques en diòxid de sofre d’una manera contínua durant mesos. Els núvols de gas resultants cobriren l’illa i causaren alteracions climàtiques severes al nord d’Europa, amb taxes de mortalitat registrades molt superiors a les mitjanes. Un terç de la població de l’illa desaparegué en un any i s’estima que, a Gran Bretanya, 23.000 persones moriren per causes directes o indirectes relacionades amb núvols sulfúrics persistents. D’altra banda, el diòxid de carboni és el causant d’un dels fenòmens menys coneguts del vulcanisme, les erupcions límniques. Aquestes es donen en llacs profunds i saturats en diòxid de carboni quan, per algun mecanisme, es desencadenen moviments verticals d’aigua que n’alliberen grans quantitats a l’atmosfera per a formar un núvol de gas dens amb concentracions tòxiques.

Cendra volcànica - erupcions

La cendra emesa pel volcà islandès Eyjafjallajökull en la seva erupció a l’abril del 2010 va col·lapsar el trànsit aeri europeu durant diversos dies i va causar disrupcions encara setmanes després. / Foto: Bjarki Sigursveinsson / Flickr

Aerosols volcànics i clima. Les grans erupcions explosives amb columnes eruptives superiors a la desena de quilòmetres d’alçada poden injectar grans quantitats de cendra i aerosols volcànics (principalment diòxid de sofre) a l’estratosfera. Aquestes injeccions causen impactes en el clima global que poden persistir durant mesos o fins i tot anys. En particular, el diòxid de sofre i el sulfur d’hidrogen reaccionen fotoquímicament i donen lloc a aerosols sulfúrics que tenen la propietat de reflectir part de la radiació solar incident causant així un refredament temporal de la troposfera. El fenomen es coneix com a hivern volcànic i, en certa manera, l’efecte és el contrari al causat pels gasos d’efecte hivernacle, que sí que deixen passar la radiació visible incident mentre que n’absorbeixen la infraroja emesa per la superfície terrestre. Hi ha moltes evidències que correlacionen l’ocurrència de grans erupcions amb episodis històrics remarcables a diferents parts del món.

© Mètode 2018