Actualización del estado del volcán Cotopaxi

Resumen
Desde el 21 de octubre del 2022, el volcán Cotopaxi ha venido registrando un nuevo periodo eruptivo. El fenómeno eruptivo más frecuente han sido las emisiones de ceniza, que fueron más intensas entre diciembre de 2022 y febrero de 2023, cuando se registraban hasta diez emisiones de ceniza por semana, la mayoría de ellas de baja altura (<1 km snc) y con bajo contenido de ceniza. Como consecuencia se han registrado varias caídas de ceniza en las inmediaciones del Parque Nacional Cotopaxi (PNC). En especial, las emisiones de los días 26 de noviembre, 20 de diciembre 2022, 18 de enero, 2-3, 18 y 27 de febrero 2023 fueron suficientemente energéticas como para producir caídas de ceniza en zonas pobladas especialmente en los cantones Quito, Mejía, Rumiñahui y Latacunga.

Sin embargo, desde finales del mes de febrero de 2023 se viene observando un descenso progresivo en las tendencias de los parámetros de vigilancia del volcán Cotopaxi, tanto en la actividad interna como en la superficial. A nivel interno, el cambio está marcado principalmente por una disminución en la cantidad de sismos diarios (tremores: asociados a emisiones de ceniza y LPs: asociados a movimiento de fluidos). A nivel superficial el cambio se ve reflejado, entre otros, por la disminución en el flujo y masa de dióxido de azufre (SO2) emitidos por el volcán a la atmósfera y por el descenso en la tasa de emisiones de ceniza y la cantidad de ceniza emitida. Por ejemplo, en la semana del 13 al 20 de marzo tan solo se registraron dos emisiones de ceniza, en comparación a las altas tasas de los meses de diciembre de 2022 - febrero de 2023. En general los parámetros de vigilancia muestran que la actual erupción del Cotopaxi va disminuyendo en su intensidad.

La evolución de esta actividad a mediano plazo es incierta, debido a la naturaleza misma de los fenómenos volcánicos. Sin embargo, ahora se considera que el escenario más probable a corto plazo (días a semanas) es que las emisiones de ceniza sean cada vez menos frecuentes, menos energéticas y que en general la intensidad de la erupción siga disminuyendo progresivamente. A pesar de este cambio de tendencia eruptiva, se recalca la importancia de mantener activo el sistema de vigilancia y continuar con las tareas de prevención asociadas a los escenarios eruptivos planteados para el volcán Cotopaxi. El IG-EPN se mantiene atento en caso de ocurrir cambios en las condiciones del volcán para poder ofrecer información oportuna a las autoridades y población en general.

Emisión de gases del volcán Cotopaxi. La fotografía fue tomada desde el nororiente durante un sobrevuelo provisto por la Fuerza Aérea Ecuatoriana el día 10 de marzo de 2023 (Foto: M. Almeida).

Anexo técnico-científico

Sismicidad
Desde el 19 de febrero de 2023 hasta la fecha de emisión de este informe, múltiples parámetros sísmicos han mostrado una disminución gradual en relación con los meses anteriores. Partiendo de que el proceso de fragmentación magmático que genera la emisión de ceniza causa episodios de tremor sísmico, la indicación más obvia y clara de un descenso en la actividad interna del Cotopaxi es la disminución gradual de la intensidad sísmica registrada en las últimas semanas debido a períodos de tiempo cada vez más prolongados sin emisión de ceniza (Figura 1).

Las emisiones actuales se componen principalmente de gas y vapor de agua, que no generan niveles de tremor sísmico comparables con la emisión de ceniza. Por lo tanto, existe una disminución global del proceso de fragmentación en profundidad que se ve reflejado en la disminución de tremor sísmico.

Figura 1: Amplitud sísmica medida en nm/s, corregidas por distancia a la fuente, y promediada en todas las estaciones disponibles de la red sísmica. Nótese el ascenso que tuvo hasta febrero 2023 (flecha negra) y la subsecuente disminución hasta el presente (flecha roja).

El número diario de sismos tipo LP, VT y VLP también ha mostrado un descenso desde mediados de febrero. Sin embargo, en la Figura 2, se muestra que la magnitud media de los eventos sísmicos localizados es la única que se mantiene en niveles relativamente altos con respecto a los datos observados desde octubre de 2022 hasta mediados de enero de 2023. Aunque las magnitudes medias de los eventos localizados no muestran la misma disminución obvia observada en el tremor, la contribución energética de estos eventos ha sido pequeña comparada a los periodos en los que el tremor sísmico era abundante. Estas dos observaciones (disminución del tremor sísmico y disminución de las tasas de eventos localizables) coinciden con una tendencia interna descendente para el comportamiento interno moderado.

Figura 2: Magnitud media y sus intervalos de confianza de los eventos localizados alrededor del volcán Cotopaxi. Las muestras de puntos azules se diferencian significativamente (95% de confianza) de las muestras de puntos rojos.

Deformación
Los procesos internos del volcán, como el ingreso de nuevo magma al sistema, producen el aumento de la presión y cambios en los estados de esfuerzos al interior del edificio volcánico. Estos fenómenos se manifiestan a nivel superficial como deformación del suelo, que son detectables por medio de instrumentos de alta precisión.

En la Figura 3, la franja en color amarillo señala el periodo de inflación iniciado en julio 2022, que fue registrado por las estaciones VC1G y MORU hasta mediados de enero de 2023. Sin embargo, en el transcurso del mes de febrero-marzo se ha podido observar un cambio de tendencia en la deformación. Los datos de posicionamiento (remarcados por la franja de color verde en la Figura 3) presentan una tasa estable (horizontal), indicando que el proceso de inflación se ha detenido y que tal vez empiece un proceso de deflación.

Figura 3. Serie temporal de la deformación, obtenida en base a datos de posicionamiento entre bases geodésicas del volcán Cotopaxi, entre enero de 2021 y febrero de 2023.

Nubes y caídas de cenizas
Desde octubre del 2022 se han registrado 108 emisiones de ceniza en el volcán Cotopaxi. En la Figura 4 se observa un descenso en el número de emisiones mensuales en los meses de febrero y marzo 2023. Mientras que en enero se registraron 38 emisiones de ceniza, en febrero este número bajó a 30 y hasta el 20 de marzo solamente se han registrado 7 emisiones de ceniza en el volcán Cotopaxi. Como consecuencia, la tasa actual de emisiones de ceniza del volcán Cotopaxi ha bajado a menos de una erupción cada dos días (tasa diaria de 0,35).

Figura 4. Número de emisiones de ceniza en el volcán Cotopaxi desde octubre del 2022. El eje izquierdo marca el total de emisiones registradas cada mes (barras grises), mientras que el derecho indica la tasa diaria (línea negra, número de emisiones del mes dividido por el número de días). Para marzo se tomaron en cuenta las emisiones registradas hasta el día 20 del mes.

En paralelo, el Centro de Avisos de Cenizas Volcánicas de Washington (W-VAAC por sus siglas en inglés) ha publicado 135 reportes de nubes de ceniza en el volcán Cotopaxi desde el 21 de octubre de 2022. Los mayores alcances fueron observados por satélites para las nubes de ceniza asociadas a la actividad del 26 de noviembre, 20 de diciembre, 26 y 30 de enero, y 10, 18 y 19 de febrero con más de 100 km de distancia desde el volcán. Por otro lado, las alturas máximas de las nubes de ceniza (mayor a 1.5 km sobre el cráter) fueron registradas los días 26 de noviembre, 13, 17, 19 y 30 de enero, 1 y 26 de febrero, y 19 de marzo. Debido a esta actividad, entre noviembre y febrero se reportó caída de ceniza leve desde varios sectores de los cantones Latacunga, Mejía, Rumiñahui y Quito; mientras que en el mes de marzo solo se reportó caída de ceniza en las faldas del volcán dentro del Parque Nacional Cotopaxi (Figura 5).

Figura 5. Proyección de las alertas W-VAAC registradas desde el 21 de octubre 2022 hasta el 20 de marzo de 2023 con los reportes de caída de ceniza recibidos en este periodo a través del grupo de vigías del volcán Cotopaxi, el PNC y de los informes de la SGR (figuras negras). Como se observa por los colores, la mayoría de las alertas se han dado entre finales de diciembre y febrero (colores amarillos a naranjas). Además, se observa la variabilidad de la dirección de los vientos para este periodo de tiempo.

La masa de caída de ceniza entre el 14 de febrero y el 14 de marzo de 2023 está estimada cerca de 100 millones de kg (Figura 6), lo que representa una disminución del ~50% comparando con el periodo anterior (17 de enero – 14 de febrero de 2023).

Figura 6. Masa de caída de ceniza en el volcán Cotopaxi para el periodo octubre 2022 - marzo 2023.

La ceniza de estas caídas fue muestreada, el material recolectado fue preparado para el análisis correspondiente en el laboratorio del IG-EPN. En la Figura 7 se indica la evolución de los porcentajes de los componentes que conforman la ceniza recolectada el 22 de octubre, 26 de noviembre, 20 de diciembre, 19 de enero y 8 de febrero. Los resultados muestran un incremento marcado en el aporte del material juvenil (material asociado al magma que está generando la actividad volcánica en superficie) entre octubre y diciembre 2022, mientras que entre diciembre y febrero el incremento de material juvenil ha sido más leve.

Figura 7. Evolución del contenido de material juvenil (material derivado del magma en erupción) en negro y accidental (material volcánico viejo) en rojo observado en las fracciones de 0.125 mm de las muestras de ceniza recolectadas mensualmente. En la parte inferior se indican unos ejemplos de material juvenil (café, negro a gris brillante) y material accidental (opaco, oxidado).

Termografía
Durante el último sobrevuelo realizado el 10 de marzo se obtuvieron nuevas secuencias termales del volcán. Las temperaturas máximas aparentes obtenidas en los campos fumarólicos son menores a 20 °C (Figura 8A), es decir bajas. Sin embargo, en esta ocasión se pudieron observar pequeñas anomalías en las grietas del glaciar nororiental (Figura 8A), que no han sido observadas anteriormente.

Durante este sobrevuelo se intentó de realizar observaciones del cráter del volcán, sin embargo, la presencia de gases volcánicos emitidos desde el mismo impidió que la cámara pueda obtener mediciones de temperatura, por cuanto las anomalías mostradas en la imagen son subestimadas y no superan los 10 °C (Figura 8B).

Figura 8. A. Imagen térmica del flanco nororiental del volcán Cotopaxi. B. Imagen térmica del cráter del volcán, en la parte inferior de esta figura se observan las anomalías asociadas a las fumarolas bajo la cumbre norte. A la derecha de la imagen se puede observar la escala de temperaturas asociadas a las imágenes térmicas.

Por otra parte, en base al análisis del registro de imágenes infrarrojas provenientes de la cámara ubicada en el volcán Rumiñahui (noroccidente del Cotopaxi), las temperaturas máximas aparentes (TMA) son relativamente bajas, respecto a las calculadas en las semanas precedentes, marcando una tendencia descendente (Figura 9). Sin embargo, las condiciones climáticas y la distancia entre la cámara y el volcán limitan las mediciones directas obtenidas desde el punto de vigilancia permanente.

Figura 9. Izquierda: Rango de visión y recuadro blanco del área de análisis en el campo fumarólico de Yanasacha, en la cámara infrarroja de Rumiñahui. Derecha: Serie de datos temporales de las temperaturas máximas aparentes (TMA) del campo fumarólico Yanasacha, bajo la cumbre norte del volcán. En puntos rojos, los valores de las medidas máximas válidas registradas (entre las 18h00 y 06h00, noche y madrugada; sin incidencia de radiación solar) y en negro, el valor de la media móvil en un período de 3 días, donde se observa una tendencia gradualmente decreciente para las dos últimas semanas.

Actividad superficial y desgasificación
La actividad superficial del volcán es vigilada a través de cámaras de vigilancia y sensores satelitales desde 2015 (Figura 10A). Desde el mes de febrero del 2023 la frecuencia de las emisiones de ceniza ha descendido y es mucho más notorio en el mes de marzo (Figura 10B). Sin embargo, las columnas de emisión de gas han mantenido sus alturas promedio entre 500 y 1000 metros sobre la cumbre, con ocasionales pulsos de hasta 2000 m (Figura 10B).

Figura 10. A. Serie temporal de las alturas máximas de las columnas de gas y ceniza observadas en el volcán Cotopaxi desde 2015 al presente. B. Ampliación a la actividad reciente desde el 1 de septiembre de 2022. Nótese la ausencia de barras rojas, emisiones de ceniza, durante el mes de marzo.

Desde octubre del 2022 se observó un incremento progresivo en los valores de flujo diario de SO₂, mismos que se intensificaron en diciembre. Estos valores altos también fueron detectados por el sensor satelital TROPOMI (Sentinel-5SP). Desde el mes de febrero se ha caracterizado por mostrar una disminución paulatina del flujo y la masa de gas en estos dos parámetros de vigilancia (Figura 11).

Figura 11. Arriba: Masa de SO2 registrada por el instrumento satelital TROPOMI en barras de color verde (fuente Mounts). Abajo: En barras de color amarillo se representa el flujo máximo de dióxido de azufre diario registrado en las 4 estaciones DOAS del volcán Cotopaxi (Refugio Norte, Refugio Sur, Cami y San Joaquín). Gráfico actualizado hasta el 19 de marzo 2023.

Composición de los gases emitidos
La medición de especies gaseosas mayoritarias (agua - H₂O, dióxido de carbono - CO₂, dióxido de azufre - SO₂ y ácido sulfhídrico - H₂S) con el equipo MultiGAS (Aiuppa et al., 2004; Shinohara, 2005) ha mostrado que la razón de SO₂/H₂S mantiene una tendencia diferente a la registrada cuando el volcán tenía una mayor frecuencia en las emisiones de ceniza (Figura 12). Dicho cambio podría corresponder a una relajación del sistema magmático.

Figura 12. Serie temporal de las razones entre especies gaseosas SO₂ /H₂S, obtenidas gracias a las mediciones realizadas en los sobrevuelos de vigilancia al volcán desde el 26 de octubre de 2022 hasta el 10 de marzo de 2023.

Interpretación de datos
En base a la información disponible, se concluye que el volcán Cotopaxi tiene una actividad eruptiva de nivel moderado con tendencia descendente. El análisis conjunto de los diferentes parámetros de vigilancia muestra que la actividad reciente del Cotopaxi es provocada por la presencia de cuerpo de magma pequeño dentro del conducto volcánico el cual es el responsable de las emisiones de SO₂ y ceniza reportados durante estos cinco meses de actividad. Hasta el momento NO hay evidencia que muestren el ingreso de un mayor volumen de magma hacia el sistema superficial. Al contrario, la evidencia actual sugiere que la erupción del Cotopaxi va disminuyendo en intensidad de forma consistente.

Los datos de vigilancia indican un descenso paulatino de la actividad superficial e interna del volcán. La actividad superficial se caracteriza por la emisión de columnas de gases y ceniza de entre 500 y 1000 metros sobre el nivel de la cumbre (m snc), y con valores máximos de 2500 m snc entre los meses de febrero y marzo. Los gases magmáticos, especialmente el SO2 son abundantes en la pluma volcánica, pero muestran un descenso progresivo desde febrero tanto en los instrumentos permanentes como en los datos satelitales. A nivel interno, la sismicidad sigue dominada por sismos de tipo LP, VLP y episodios de tremor cada vez menos energéticos; mientras que la deformación muestra una tendencia estable variando en un rango de 2 mm desde febrero de este año.

Pronósticos a corto plazo de la actividad del volcán Cotopaxi
(Actualización 10/03/2023)

Nota de descargo: Los pronósticos a corto plazo se definen en función de la evolución de la actividad reciente del volcán Cotopaxi y presentan los principales fenómenos susceptibles de producirse. El grupo técnico-científico del Instituto Geofísico de la EPN actualiza periódicamente estos pronósticos para un periodo de días a semanas. En el caso de un proceso aproximadamente estacionario, no habrá cambios en los pronósticos. Los pronósticos están sujetos a cambios rápidos si se detectan anomalías en los parámetros de vigilancia volcánica. Los fenómenos naturales como las erupciones volcánicas son impredecibles en cuanto a su magnitud y cronología, por lo que los pronósticos son sólo una guía para la toma de decisiones por parte de las autoridades y de la comunidad en general. Los pronósticos pueden diferir de los escenarios de los mapas de amenaza volcánica en función de las condiciones actuales. El orden de los pronósticos no está basado en cálculos sino en función de las conclusiones de la evaluación de la actividad reciente del volcán.

Pronósticos a corto plazo (días a semanas) de la actividad del volcán Cotopaxi

1. Más probable: la erupción del Cotopaxi se mantiene en nivel moderado con una tendencia a seguir disminuyendo su intensidad. Se espera la ocurrencia de esporádicas columnas eruptivas <2 km sobre la cumbre y caídas de ceniza a nivel del Parque Nacional Cotopaxi (PNC), o en casos excepcionales a nivel cantonal (principalmente Latacunga y Mejía), dependiendo de la dirección y velocidad del viento. Escenario referencial en los mapas de amenazas volcánicas del Cotopaxi: escenario 1 (índice de explosividad volcánica VEI 1).
2. Menos probable: la erupción del Cotopaxi registra un nuevo aumento gradual de la actividad, produciendo columnas eruptivas de altura entre 2-4 km sobre el cráter y caídas de ceniza de impacto cantonal a provincial (principalmente Cotopaxi, Pichincha), similar a lo observado entre noviembre del 2022 y enero del 2023. La acumulación de material podría provocar lahares secundarios de tamaño pequeño ocasionados por la removilización de la ceniza recién depositada debido a fuertes lluvias, afectando únicamente las inmediaciones del PNC. Escenario referencial en los mapas de amenazas volcánicas del Cotopaxi: escenario 1 (índice de explosividad volcánica VEI 1-2); actividad histórica similar: 2015.
3. Muy poco probable: la erupción del Cotopaxi registra aumento rápido y significativo de la actividad interna y superficial del volcán con columnas eruptivas altas (>8 km sobre el cráter) y caídas de ceniza a nivel nacional, flujos piroclásticos y lahares primarios procedentes del derretimiento parcial del glaciar. Escenarios referenciales en los mapas de amenazas volcánicas del Cotopaxi: escenarios 3 y 4 (índice de explosividad volcánica VEI≥3); actividad histórica similar: 1877

Elaborado por:

Marco Almeida Vaca, Daniel Andrade, Anais Vásconez, Francisco J. Vasconez, Stephen Hernández, Pablo Palacios, Fernanda Naranjo, Marco Yépez, Daniel Sierra, Benjamin Bernard, Josué Salgado, Marco Córdova.
Instituto Geofísico
Escuela Politécnica Nacional