Ceniza volcánica y polvo volcánico | Fotos, imágenes de satélite, más

Un peligro volcánico que a menudo se subestima en cuanto a su alcance geográfico e impacto.

Pluma de ceniza volcánica del volcán Cleveland, situado en la isla Chuginadak, en la cadena de islas Aleutianas, frente a Alaska. Imagen de la NASA tomada por Jeff Williams, ingeniero de vuelo, desde la Estación Espacial Internacional. Imagen más grande.

¿Qué es la ceniza volcánica?

La ceniza volcánica consiste en partículas de roca ígnea del tamaño de un polvo o una arena que han sido lanzadas al aire por un volcán en erupción. El término se utiliza para el material mientras está en el aire, después de caer al suelo y, a veces, después de haberse litificado en roca. Los términos «polvo volcánico» y «ceniza volcánica» se utilizan para el mismo material; sin embargo, el «polvo volcánico» se utiliza más adecuadamente para el material del tamaño de un polvo.

Ceniza volcánica de la erupción de 1980 del Monte Santa Helena en Washington. Imagen del USGS, D.E. Wieprecht. Imagen más grande.

Tefra / Terminología piroclástica

Partícula de ceniza volcánica vista con un microscopio electrónico de barrido. Imagen del USGS por A.M. Sarna-Wojcicki. Imagen más grande.

Propiedades de la ceniza volcánica

A primera vista, la ceniza volcánica parece un polvo suave e inofensivo. En cambio, la ceniza volcánica es material rocoso pulverizado. Las partículas individuales tienen una dureza de entre 5 y 7 en la escala de dureza de Mohs. Las partículas tienen una forma irregular, con bordes afilados y dentados (véase la vista microscópica).

Si se combina la alta dureza con la forma irregular de las partículas, la ceniza volcánica puede ser un material abrasivo. Esto da a estas pequeñas partículas la capacidad de dañar las ventanas de los aviones, ser un irritante para los ojos, causar un desgaste inusual en las partes móviles de los equipos con los que entran en contacto, y causar muchos otros problemas que se discuten en la sección «Impacto de las cenizas volcánicas» más adelante.

Las partículas de ceniza volcánica son de tamaño muy pequeño y tienen una estructura vesicular con numerosas cavidades. Esto les confiere una densidad relativamente baja para un material rocoso. Esta baja densidad, combinada con el tamaño muy pequeño de las partículas, permite que las cenizas volcánicas sean transportadas a gran altura en la atmósfera por una erupción y que el viento las lleve a largas distancias. Las cenizas volcánicas pueden causar problemas a gran distancia del volcán en erupción.

Las partículas de ceniza volcánica son insolubles en agua. Cuando se humedecen, forman un lodo que puede hacer que las carreteras y las pistas estén resbaladizas. Las cenizas volcánicas húmedas pueden secarse hasta formar una masa sólida similar al hormigón. Esto le permite obstruir los desagües pluviales y pegarse en el pelaje de los animales que están al aire libre cuando la ceniza cae al mismo tiempo que la lluvia.

Columna de ceniza volcánica: Columna de erupción del Monte Santa Helena el 18 de mayo de 1980. Esta emisión explosiva produjo una columna caliente de tefra ascendente, gases volcánicos y aire arrastrado que se elevó a una altura de 22 kilómetros en menos de diez minutos. Los fuertes vientos dominantes transportaron la ceniza hacia el este a unos 100 kilómetros por hora. En menos de cuatro horas, la ceniza caía sobre la ciudad de Spokane, a unos 400 kilómetros de distancia, y dos semanas después la nube de la erupción había rodeado la tierra. Imagen del USGS por A. Post.

Erupciones de ceniza y columnas de ceniza

Algunos magmas contienen enormes cantidades de gas disuelto a muy altas presiones. Cuando se produce una erupción, la presión de confinamiento de estos gases se libera repentinamente y se expanden rápidamente, saliendo a toda prisa de la chimenea volcánica y arrastrando consigo pequeños trozos de magma. Las aguas subterráneas cercanas a una cámara de magma pueden convertirse en vapor con el mismo resultado. Éstas son el origen de las partículas de ceniza de algunas erupciones.

La enorme cantidad de gas caliente, que se escapa y se expande desde el respiradero, puede impulsar una columna de erupción de ceniza y gases calientes en el aire.

La imagen adjunta muestra una parte de la columna de ceniza producida por la erupción de mayo de 1980 del Monte Santa Helena. En esa erupción, la liberación explosiva de gases volcánicos calientes a la atmósfera produjo una columna de tefra ascendente, gases volcánicos y aire arrastrado que se elevó a una altura de 22 kilómetros en menos de diez minutos. A continuación, los fuertes vientos dominantes arrastraron la ceniza hacia el este a unos 100 kilómetros por hora. En menos de cuatro horas, la ceniza caía sobre la ciudad de Spokane, a unos 400 kilómetros de distancia del respiradero. Dos semanas después, el polvo de la erupción había dado la vuelta a la Tierra.

La erupción del Monte Santa Helena fue excepcional por su tamaño e intensidad. En la imagen de la parte superior de esta página se muestra una emisión de ceniza más típica. En esa imagen, el volcán Cleveland, situado en la isla de Chuginadak, en la cadena de islas Aleutianas de Alaska, libera una pequeña columna de ceniza que en pocos minutos se desprende del volcán y es arrastrada por el viento.

Mapa de caída de cenizas volcánicas: Mapa que muestra la distribución geográfica dentro de los Estados Unidos de la lluvia de cenizas de la erupción del Monte Santa Helena del 18 de mayo de 1980. Imagen del USGS. Mapa más grande.

Espesor de la ceniza: Los depósitos de ceniza son generalmente gruesos y de partículas gruesas cerca del volcán. Sin embargo, a la distancia el depósito se vuelve más fino y delgado.

Pluma de ceniza: Una larga pluma de ceniza del volcán Chaitén, en el sur de Chile, atraviesa el continente. Imagen más grande.

Plumas de ceniza, caídas de ceniza y campos de ceniza

Una vez que la ceniza es liberada en el aire por un volcán, el viento tiene la oportunidad de moverla. Este movimiento, junto con la turbulencia del aire, actúa para distribuir la ceniza en suspensión sobre una amplia zona. Estas nubes de ceniza movidas por el viento se conocen como penachos de ceniza. La siguiente imagen muestra una pluma de ceniza producida por la erupción del volcán Chaitén en el sur de Chile el 3 de mayo de 2008. Esta pluma comienza en Chile, atraviesa Argentina y se extiende cientos de kilómetros sobre el Océano Atlántico, extendiéndose a medida que se desplaza.

A medida que una pluma de ceniza se aleja de la chimenea volcánica, ya no tiene el flujo de gases que escapan para sostenerla. Las partículas de ceniza sin soporte comienzan a caer. Las partículas de ceniza más grandes caen primero y las más pequeñas permanecen más tiempo en suspensión. Esto puede producir un depósito de cenizas en el suelo debajo de la pluma de cenizas. Estos depósitos de ceniza son generalmente más gruesos cerca del respiradero y se reducen con la distancia. En esta página se muestra un mapa con la distribución de las cenizas de la erupción del Monte Santa Helena del 18 de mayo de 1980.

Un campo de cenizas es un área geográfica donde el suelo ha sido cubierto por la lluvia de una pluma de cenizas. La siguiente imagen muestra un campo de cenizas al este del volcán Chaitén, en el sur de Chile, en mayo de 2008. Se puede ver claramente la cubierta blanca de ceniza en el suelo.

Campo de cenizas: Un campo de cenizas al este del volcán Chaitén en mayo de 2008. Imagen más grande.

El impacto de la ceniza volcánica

La ceniza volcánica presenta numerosos peligros para las personas, los bienes, la maquinaria, las comunidades y el medio ambiente. A continuación se detallan varios de ellos.

Impacto en la salud humana:

Las personas expuestas a la caída de ceniza o que viven en el entorno polvoriento después de una caída de ceniza pueden sufrir una serie de problemas. Los problemas respiratorios incluyen irritación de la nariz y la garganta, tos, enfermedades similares a la bronquitis y molestias al respirar. Estos problemas pueden reducirse con el uso de máscaras antipolvo de alta eficacia, pero debe evitarse la exposición a la ceniza si es posible.

Los problemas a largo plazo pueden incluir el desarrollo de una enfermedad conocida como «silicosis» si la ceniza tiene un contenido significativo de sílice. El Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional de los Estados Unidos recomienda tipos específicos de máscaras para las personas expuestas a las cenizas volcánicas. Cualquier persona que ya sufra problemas como bronquitis, enfisema o asma debe evitar la exposición.

La ceniza volcánica seca puede adherirse a un ojo humano húmedo, y las diminutas partículas de ceniza causan rápidamente irritación ocular. Este problema es más grave entre las personas que usan lentes de contacto. Las personas de las zonas de caída de ceniza han informado de cierta irritación de la piel; sin embargo, el número de casos y su gravedad son bajos.

Caída de ceniza del Novarupta: Imagen de satélite del paisaje alrededor del volcán Novarupta con los contornos de la caída de ceniza y el área de flujo piroclástico de la erupción de 1912 mostrados como líneas de color. Imagen de satélite de J. Allen (NASA) con datos del Global Land Cover Facility de la Universidad de Maryland. Cartografía de B. Cole, Geology.com. Imagen más grande.

Impacto en la agricultura:

El ganado sufre los mismos problemas oculares y respiratorios descritos anteriormente para los humanos. Los animales que se alimentan por pastoreo podrían quedar incapacitados para comer si la ceniza cubre su fuente de alimento. Los que comen de una fuente de alimento cubierta de ceniza suelen sufrir una serie de enfermedades. Los ganaderos de las zonas de caída de ceniza podrían tener que proporcionar alimento suplementario a sus animales, evacuarlos o enviarlos a un sacrificio anticipado.

Una caída de ceniza de pocos milímetros no suele causar daños graves en los pastos y cultivos. Sin embargo, las acumulaciones de ceniza más gruesas pueden dañar o matar las plantas y los pastos. Las acumulaciones gruesas pueden dañar el suelo matando a los microfitos y bloqueando la entrada de oxígeno y agua. Esto puede resultar en una condición de suelo estéril.

Daños por caída de ceniza volcánica: Edificios dañados por una caída de ceniza húmeda. Imagen del USGS. Imagen más grande.

Cenizas volcánicas: Vídeo del USGS explicando el impacto de las cenizas volcánicas en el tráfico aéreo.

Impacto en los edificios:

La ceniza seca pesa unas diez veces la densidad de la nieve fresca. Una gruesa caída de ceniza sobre el tejado de un edificio puede sobrecargarlo y hacer que se derrumbe (ver imagen). La mayoría de los edificios no están diseñados para soportar este peso adicional.

Inmediatamente después de una fuerte caída de ceniza, uno de los trabajos prioritarios es limpiar la ceniza de los tejados de los edificios. Si la lluvia cae antes de retirar la ceniza, puede ser absorbida por ésta y aumentar su peso. La ceniza húmeda puede tener una densidad veinte veces superior a la de la nieve fresca.

Las cenizas volcánicas pueden llenar los canalones de un edificio y obstruir las bajantes. La ceniza por sí sola puede ser muy pesada, y si se moja por la lluvia, el peso suele arrancar los canalones de las casas. La ceniza en combinación con el agua puede ser corrosiva para los materiales metálicos de las cubiertas. La ceniza húmeda también es conductora, y cuando se acumula alrededor de los elementos eléctricos externos de un edificio, puede provocar lesiones o daños graves.

Los acondicionadores de aire y los sistemas de tratamiento de aire pueden fallar o dañarse si sus filtros están obstruidos o sus respiraderos están cubiertos por cenizas volcánicas. Las piezas móviles de los equipos pueden desgastarse rápidamente si la ceniza abrasiva se interpone entre ellas.

Impacto en los aparatos:

La ceniza fina y el polvo pueden infiltrarse en los edificios y causar problemas en los aparatos. La ceniza abrasiva puede producir un desgaste inusual en las piezas móviles de los motores eléctricos. Las aspiradoras, los hornos y los sistemas informáticos son especialmente vulnerables porque procesan mucho aire.

Oscuridad debida a la caída de ceniza volcánica: La ceniza en el aire puede bloquear la luz del sol y hacer que las zonas bajo una pluma de ceniza se vuelvan oscuras en pleno día. Volcán Soufriere Hills en la isla caribeña de Montserrat, imagen de 1997. Imagen del USGS. Imagen más grande.

Impacto en las comunicaciones:

La ceniza volcánica puede tener una carga eléctrica que interfiere con las ondas de radio y otras emisiones transmitidas por el aire. Los equipos de radio, teléfono y GPS pueden no ser capaces de enviar o recibir señales con un volcán en erupción cerca. La ceniza también puede dañar las instalaciones físicas, como los cables, las torres, los edificios y los equipos necesarios para las comunicaciones.

Impacto en las instalaciones de generación de energía:

Las cenizas volcánicas pueden provocar el cierre de las instalaciones de generación de energía. Estas instalaciones a veces se apagan para evitar daños por la ceniza. Pueden permanecer apagadas hasta que la ceniza haya sido retirada. Esto protege a los equipos esenciales de los fallos, pero interrumpe el servicio eléctrico para millones de personas.

Ceniza volcánica sobre los coches en la base aérea de Clark, en Filipinas, tras la erupción del monte Pinatubo en 1991. Este aparcamiento está a unos 25 kilómetros al este de la erupción y recibió unos 9 centímetros de ceniza. Imagen del USGS por R.P. Hoblitt. Imagen más grande.

Impacto en el transporte terrestre:

El impacto inicial sobre el transporte es una limitación de la visibilidad. La ceniza llena el aire y bloquea la luz del sol. Puede ser tan oscuro como la noche en pleno día. La ceniza también cubre las marcas viales. Sólo un milímetro de ceniza puede oscurecer el centro y las líneas de base de una carretera.

Otro impacto es en los coches. Estos procesan enormes cantidades de aire que contienen polvo y ceniza volcánica. Al principio, el filtro de aire lo capta, pero rápidamente se ve desbordado. Entonces, el polvo abrasivo entra en el motor para dañar las piezas cuidadosamente mecanizadas y obstruir las pequeñas aberturas.

La ceniza volcánica se acumula en los parabrisas de los coches, creando la necesidad de utilizar los limpiaparabrisas. Si se utilizan los limpiaparabrisas, la ceniza abrasiva que queda entre el parabrisas y los limpiaparabrisas puede rayar la ventana, produciendo a veces una superficie escarchada que es imposible de ver a través de ella.

El polvo y las cenizas volcánicas que cubren las carreteras pueden provocar una pérdida de tracción. Si las carreteras se mojan, la ceniza seca se convierte en un barro muy resbaladizo. Las carreteras y las calles deben palearse como si hubiera caído una nieve que no se derrite.

Capas de ceniza en Filipinas: A) Sección en el puente del río Santo Tomas al norte de San Narciso, Zambales; 32 km al oeste-suroeste del respiradero. La capa A es de 8 mm de ceniza de tamaño arena; la capa B es de 4 mm de ceniza principalmente fina. Obsérvese la débil gradación normal de la capa C y los clastos gruesos dispersos en la superficie del depósito.B) Depósitos de caída de tefra en una carretera no mejorada a lo largo del río Marella, a 10,5 km al suroeste de la chimenea. La capa A, de unos 4 cm de grosor, está formada por ceniza gruesa y lapilli fino; la capa B está formada por varias capas finas de ceniza; la capa C tiene 33 cm de grosor y es la sección más gruesa del depósito de caída de tefra climática que se ha encontrado hasta ahora. Obsérvese una gradación normal en general, pero un lapilli pumíceo de 2 cm en la parte superior izquierda. La capa D consiste en dos lechos de 3 a 4 cm de espesor de ceniza fina separados por un lecho de ceniza pumícea trabajada por el agua.C) Depósitos de tefra en un camino no mejorado a unos 9 km al sureste del respiradero, en el lado norte del río Gumain. La capa B tiene 23 cm de grosor y consiste en numerosos lechos de ceniza graduados; la capa C tiene 31 cm de grosor y tiene dos zonas en la parte inferior con pequeñas capas de ceniza fina.D) Sección en la desembocadura del cañón del río Pasig a unos 15 km al este de la chimenea. La capa B tiene 10 cm de espesor y la capa C unos 18 cm; obsérvense las zonas ricas en ceniza que destacan por su mayor cohesión. Imágenes del USGS por W.E. Scott y J.J. Major. Imagen más grande.

Impacto en el transporte aéreo:

Los modernos motores a reacción procesan enormes cantidades de aire. Atraen el aire hacia la parte delantera del motor y lo expulsan por la parte trasera. Si la ceniza volcánica se introduce en un motor a reacción, puede calentarse a temperaturas superiores a la temperatura de fusión de la ceniza. La ceniza puede fundirse en el motor, y el producto blando y pegajoso puede adherirse al interior del motor. Esto restringe el flujo de aire a través del motor y añade peso al avión.

La ceniza volcánica ha provocado el fallo del motor en algunos aviones. Afortunadamente, los pilotos pudieron aterrizar con seguridad con los motores que les quedaban. En la actualidad, los volcanes se vigilan para detectar signos de erupción y los aviones se dirigen a las zonas que podrían contener ceniza en el aire.

La ceniza volcánica suspendida en el aire puede tener un efecto abrasivo en los aviones que la atraviesan a cientos de kilómetros por hora. A esta velocidad, las partículas de ceniza que impactan en el parabrisas pueden provocar un chorro de arena en la superficie que impide la visión del piloto. El chorro de arena también puede eliminar la pintura y el metal del morro y de los bordes de ataque de las alas y del equipo de navegación.

En los aeropuertos se dan los mismos problemas en las pistas que en las carreteras. Las marcas de las pistas pueden quedar cubiertas de ceniza. Los aviones pueden perder tracción al aterrizar y despegar. Y, la ceniza debe ser eliminada antes de que las operaciones vuelvan a la normalidad.

La Organización de Aviación Civil Internacional reconoció la necesidad de mantener informados a los pilotos y a los controladores aéreos sobre los riesgos volcánicos. Para ello, trabajó con agencias gubernamentales para establecer varios Centros de Asesoramiento sobre Cenizas Volcánicas. Estos centros vigilan la actividad volcánica e informan sobre las plumas de ceniza dentro de su área de vigilancia.

Cenizas volcánicas: Vídeo del USGS que explica el impacto de las cenizas volcánicas en el tráfico aéreo.

Impacto en los sistemas de suministro de agua:

Los sistemas de suministro de agua pueden verse afectados por las caídas de ceniza. Cuando una comunidad utiliza un suministro de agua abierto, como un río, un embalse o un lago, la ceniza caída se convertirá en un material en suspensión en el suministro de agua que debe ser filtrado antes de su uso. El procesamiento de agua con cenizas abrasivas en suspensión puede ser perjudicial para las bombas y los equipos de filtración.

La ceniza también puede provocar cambios temporales en la química del agua. La ceniza en contacto con el agua puede bajar el pH y aumentar la concentración de iones lixiviados del material de la ceniza. Estos incluyen: Cl, SO4, Na, Ca, K, Mg, F, y muchos otros.

Impacto en los sistemas de aguas residuales:

Las cenizas que caen en las calles de la ciudad entrarán inmediatamente en el sistema de alcantarillado pluvial. Si se procesa el agua del alcantarillado cargada de ceniza, la ceniza en suspensión puede sobrepasar los filtros y causar daños a las bombas y válvulas. También se convierte en un problema de eliminación. El lodo o la lechada de ceniza puede endurecerse y convertirse en un material similar al hormigón.

Planificación para las cenizas volcánicas

Las comunidades situadas cerca o a favor del viento de volcanes con potencial de producir erupciones de ceniza deben considerar el impacto potencial de las cenizas volcánicas y planificar formas de tratarlas y minimizar su impacto. Es mucho más fácil informarse sobre un problema y tomar medidas con antelación que enfrentarse a un problema enorme sin previo aviso.

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