Mejorando la observación de deformaciones volcánicas de pequeña escala mediante una estimación eficiente del efecto troposférico en datos InSAR.

Abstract

En Chile, la presencia de la Cordillera de Los Andes alberga una gran cantidad de volcanes activos. Algunos de ellos han tenido erupciones que, debido a su cercanía a centros poblados, representan un riesgo latente para la población. Ejemplos notables son los volcanes Llaima (2007-2009), Chaitén (2008), Villarrica (2015), Volcán Lascar (2015) y Nevados de Chillán (2016). Estas erupciones plantean preguntas de gran relevancia: ¿Cuándo ocurrirá la próxima erupción volcánica?, ¿Dónde se producirá dicha erupción?, ¿Tendrá un impacto significativo en la población? Estas interrogantes pueden ser abordadas mediante un estudio constante de la actividad volcánica, que implica la integración de información proveniente de diversos indicadores de actividad presentes en un volcán, tales como sismos o temblores, emisiones de gases y desplazamientos de la superficie. La vigilancia y el análisis sistemático de estos signos permiten realizar evaluaciones más precisas sobre los riesgos potenciales y, en última instancia, brindar una mejor preparación y respuesta ante una eventual erupción volcánica. El desplazamiento de la superficie puede manifestarse como un levantamiento. Esto puede deberse a la entrada de magma en el interior del volcán, lo que, eventualmente, podría generar una erupción. Una técnica para medir estos desplazamientos es el Radar Interferométrico de Apertura Sintética (InSAR por sus siglas en inglés, Interferometric Synthetic Aperture Radar). InSAR es un método que utiliza imágenes satelitales de microondas, las cuales pueden ser captadas independientemente de la nubosidad y permiten acceder a áreas remotas. Con estas imágenes, es posible medir las deformaciones superficiales en áreas extensas, lo que ofrece una mayor cobertura al volcán en comparación con otros métodos. Sin embargo, este método tiene una desventaja, ya que la señal al atravesar la atmósfera cambia su trayectoria debido a la refracción. Esto es importante porque los movimientos superficiales pueden ser de magnitudes de milímetros a centímetros por año, lo que hace que el efecto de la atmósfera pueda ocultarlos. Es por esta razón que en este trabajo se ha llevado a cabo un estudio del efecto atmosférico en datos InSAR en un entorno volcánico. En este contexto, cobra gran importancia la ubicación del volcán, su topografía, el tipo de clima presente y los fenómenos atmosféricos, ya que pueden alterar las mediciones. El objetivo de este estudio es analizar las variaciones espacio-temporales del retardo troposférico en un ambiente volcánico, proponer un método eficiente para la generación de una corrección troposférica rápida y, a su vez, desarrollar un enfoque para discernir si el interferograma muestra información sobre una deformación volcánica real o si se debe únicamente a efectos atmosféricos. En este proceso, se han implementado algoritmos de aprendizaje automático. Estas herramientas se vuelven relevantes cuando la generación de información es cada vez más rápida y en grandes volúmenes, lo que puede facilitar la investigación y el monitoreo cuando se emplean correctamente. Estos algoritmos son capaces de reconocer patrones en la información presentada y así generar pronósticos, lo que ha sido útil en este proceso para estimar valores y generar clasificaciones de datos. Los métodos se aplican principalmente a los interferogramas del volcán Llaima entre 2003 y 2009, con el fin de detectar deformaciones relacionadas con el ciclo eruptivo 2007-2009, descartando los casos en los que el efecto troposférico sea significativo. Además, también se han aplicado algunos de estos métodos al ciclo volcánico del Cordón Caulle 2011-2012.