A análise de vídeo da erupção da Islândia em 2010 pode melhorar as previsões de cinzas vulcânicas para a segurança da aviação

Imagens de vídeo da erupção Eyjafjallajökull na Islândia em 2010 estão a fornecer aos investigadores da Universidade de Cambridge observações raras e de perto de nuvens de cinzas vulcânicas – informação que poderá ajudar a prever melhor até que ponto as erupções explosivas dispersam as suas perigosas partículas de cinzas.

Quando o Eyjafjallajökull entrou em erupção em 2010, ejectou cerca de 250 milhões de toneladas de cinzas vulcânicas na atmosfera: muitas das quais foram lançadas sobre a Europa e em trajectórias de voo. Com os aviões parados, milhões de passageiros aéreos ficaram retidos.

As previsões de como as cinzas se espalharão após uma erupção explosiva podem ajudar a reduzir os impactos na aviação, informando as decisões de encerramento de áreas do espaço aéreo. Mas estas previsões requerem conhecimento do que está a acontecer no vulcão, informação que muitas vezes não pode ser obtida diretamente e deve, em vez disso, ser estimada.

No novo estudo, os investigadores dividiram um filme de 17 minutos em segmentos de tempo para compreender como a nuvem de cinzas Eyjafjallajökull cresceu para cima e para fora à medida que a erupção se seguiu.

“Ninguém havia observado diretamente a forma e a velocidade das nuvens de cinzas sopradas pelo vento”, disse o professor Andy Woods, principal autor do estudo do Departamento de Ciências da Terra e do Instituto de Energia e Fluxos Ambientais de Cambridge. Seu novo método de análise de vídeo foi relatado em Nature Communications Terra e Meio Ambiente.

Ao comparar as características da nuvem de cinzas, como sua forma e velocidade, em intervalos de tempo ao longo do vídeo, os pesquisadores conseguiram calcular a quantidade de cinzas expelidas pelo vulcão.

Essa taxa de fluxo de cinzas, chamada taxa de erupção, é uma métrica importante para prever a extensão da nuvem de cinzas, disse Woods. “A taxa de erupção determina a quantidade de cinzas que sobe para a atmosfera, a que altura a nuvem de cinzas irá, por quanto tempo a pluma permanecerá flutuante, com que rapidez as cinzas começarão a cair no solo e a área sobre a qual as cinzas irão pousar.”

Geralmente, quanto mais alta a pluma de cinzas, mais ampla será a dispersão das cinzas e, quanto menores forem as partículas de cinzas, mais tempo elas permanecerão flutuantes. Esta dispersão também pode depender das condições climáticas, principalmente da direção do vento.

Vulcões em todo o mundo são cada vez mais monitorizados através de vídeo, utilizando webcams ou câmaras de alta resolução. Woods acredita que, se observações de vídeo com alta taxa de quadros puderem ser acessadas durante uma erupção, então essas informações em tempo real poderiam ser alimentadas em previsões de nuvens de cinzas que refletem de forma mais realista as mudanças nas condições da erupção.

Durante a filmagem de 17 minutos da erupção do Eyjafjallajökull, os pesquisadores observaram que a taxa de erupção caiu cerca de metade. “É incrível que você possa aprender a taxa de erupção a partir de um vídeo, isso é algo que anteriormente só conseguíamos calcular depois que uma erupção acontecia”, disse Woods. “É importante conhecer a mudança na taxa de erupção porque isso pode impactar a dispersão da nuvem de cinzas na direção do vento.”

Geralmente é um desafio para os vulcanologistas fazer medições contínuas de nuvens de cinzas durante uma erupção. “Em vez disso, grande parte da nossa compreensão de como as nuvens de cinzas se espalham na atmosfera é baseada em modelos de laboratório em escala reduzida”, disse a Dra. Nicola Mingotti, pesquisadora do grupo de Woods e coautora deste estudo. Esses experimentos são realizados em tanques de água, liberando soluções salinas carregadas de partículas ou tingidas e analisando imagens da pluma à medida que ela se dissipa.

Woods e os seus colaboradores têm realizado experiências de laboratório como estas há vários anos, mais recentemente tentando compreender como as plumas de erupção são arrastadas pelo vento. Mas é um grande bónus ter medições de vídeo de uma erupção real, disse Woods, e as observações reais concordam estreitamente com o que têm observado no laboratório. “Demonstrar que nossos experimentos de laboratório são realistas é muito importante, tanto para garantir que entendemos como funcionam as plumas de cinzas quanto para prever seus movimentos de maneira eficaz.”

Referência:
Mingotti, N. e Woods, AW (2024). Medições baseadas em vídeo do arrastamento, velocidade e fluxo de massa em uma coluna de erupção soprada pelo vento. Comunicações Terra e Meio Ambiente (2024). DOI: 10.1038/s43247’024 -01402-x