Actualización del estado del volcán Cotopaxi

Resumen
A la fecha de hoy, 29 de mayo, el volcán Cotopaxi se encuentra en erupción por más de 7 meses; superando en duración al periodo del 2015 que se extendió por aproximadamente 4 meses. Desde marzo del presente año, el fenómeno eruptivo más frecuente continúa siendo la emisión de gases y ceniza, con un número menor a lo registrado entre diciembre de 2022 y febrero 2023. Entre los meses de marzo, abril y lo que va de mayo se han contabilizado 13, 18 y 9 emisiones respectivamente con alturas máximas de 2600 metros sobre el nivel de la cumbre y que han generado caídas de ceniza esporádicas en los cantones de Latacunga y Mejía, pero principalmente dentro del Parque Nacional Cotopaxi.

Desde finales del mes de febrero de 2023 se viene observando una fluctuación en las tendencias de los parámetros de vigilancia, tanto en la actividad interna como en la superficial. A nivel interno, el cambio está marcado principalmente por una variación en la cantidad de sismos diarios (tremores: asociados a emisiones de ceniza y LP’s: asociados a movimiento de fluidos) y la desaceleración de la deformación. A nivel superficial, el cambio se ve reflejado, entre otros, por la variación en el flujo y masa de dióxido de azufre (SO2) emitidos por el volcán a la atmósfera. Sin embargo, respecto a la tasa de emisiones de ceniza, alcance y la cantidad de ceniza emitida, han decrecido. En general los parámetros de vigilancia muestran que la actual erupción del Cotopaxi es de origen magmática y que en los últimos tres meses ha sido fluctuante, con una disminución en su intensidad, sin que alcance los niveles de base anteriores a octubre 2022.

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 forma general la intensidad de la erupción siga disminuyendo progresivamente. 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 durante un sobrevuelo provisto por la Fuerza Aérea Ecuatoriana el día 17 de mayo de 2023 (Foto: S. Hidalgo).

Anexo técnico-científico

Sismicidad
Desde mediados de febrero de este año, el Cotopaxi ha mostrado una disminución progresiva en todos los parámetros sísmicos, incluyendo: tasa de eventos, número de emisiones de ceniza y horas diarias acumuladas de tremor de emisión. Esta es una tendencia reportada en el Informe Especial N° 2023–002, y la cual continúa hasta el día de hoy. En la Figura 1, se puede ver la evolución de las amplitudes de los eventos de “tremor de emisión” en el tiempo.

Figura 1: Amplitud sísmica, medida en nanómetros por segundo (nm/s), corregidas por distancia a la fuente, y promediada en todas las estaciones disponibles de la red sísmica del 01 febrero 2023 hasta 23 de mayo 2023. El eje vertical es logarítmico. Nótese que cada episodio de tremor de emisión muestra una duración más corta comparado con episodios registrados en febrero de este año.

Figura 2: (A: arriba) Evolución de las horas diarias acumuladas de tremor. Desde mediados de marzo hay pocos días en los que el tremor supere las 5 horas de duración. (B: abajo) Tasa diaria de eventos localizados alrededor del Cotopaxi, de magnitud ≥ 0,6. Los datos se promediaron sobre ventanas de 30 días. Desde mediados de marzo, la tasa de eventos se ha mantenido alrededor a 1 evento diario.

En la Figura 2 (A y B) se observa además cómo evoluciona el número diario acumulado de horas de tremor de emisión y la tasa de eventos localizables a lo largo del mismo periodo de tiempo. Tanto en la Figura 1 como en la Figura 2 el patrón es el mismo: los parámetros medibles decayeron gradualmente en unas semanas y desde mediados de marzo, se mantienen en un nuevo nivel de actividad más bajo comparado con lo registrado en febrero de este año.

Por su parte, la Figura 3 muestra la magnitud media de los eventos sísmicos localizados. Durante el mes de abril hasta mediados de mayo se observa un leve incremento respecto a los datos obtenidos hasta finales de marzo. Este ascenso, sin embargo, es menor al registrado durante el mes de febrero pasado, cuando el volcán mostró una de las etapas más intensas de este último episodio eruptivo, iniciado en octubre 2022. Este último incremento en la magnitud de los eventos pudiera ser una evidencia también para pensar que el actual episodio eruptivo pudiera aún prolongarse en el tiempo.

Figura 3: 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.

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

En el 2022, las bases de monitoreo geodésico ubicadas alrededor del cono volcánico empezaron a registrar desplazamientos, indicando un aumento de varios milímetros en la distancia que separa a las bases entre sí. Este patrón, llamado “inflación” se mantuvo hasta el mes de febrero, cuando la deformación empezó a desacelerarse. Entre los meses de febrero y marzo, la deformación presentó una tendencia levemente descendente, para posteriormente estabilizarse.

Entre los meses de abril y mayo (periodo resaltado en color amarillo en la Figura 4), los datos de posicionamiento muestran un incremento de unos pocos milímetros en la sección oeste - este del volcán (Figura 4, cuadro superior). Sin embargo, en la sección norte – sur (Figura 4, cuadro inferior), de momento, la tendencia se mantiene relativamente estable.

Figura 4. Series temporales de deformación, obtenidas en base a datos de posicionamiento entre bases geodésicas del volcán Cotopaxi, entre enero de 2021 y mayo 2023. Superior: deformación en el eje longitudinal del edificio volcánico (oeste – este). Inferior: deformación en el eje latitudinal del edificio volcánico (norte - sur).

Nubes y caídas de cenizas
Desde octubre del 2022 se han registrado 138 emisiones de ceniza en el volcán Cotopaxi, utilizando el registro sísmico (tremor de emisión), las cuales fueron confirmadas con imágenes del satélite GOES-16 y del sistema de cámaras permanentes del IG-EPN. En la Figura 5 se observa que el pico de actividad fue alcanzado entre diciembre 2022 y febrero 2023, registrándose entre 27 y 38 emisiones de ceniza por mes. Por otra parte, los meses de marzo y abril se contabilizaron 13 y 18 emisiones de ceniza, respectivamente, lo que implica un descenso en la actividad eruptiva. Siguiendo la misma tendencia, hasta el 29 de mayo solamente se han registrado 9 emisiones de ceniza. Como consecuencia, la tasa actual de emisiones de ceniza del volcán Cotopaxi ha bajado a menos de una cada dos días (tasa diaria de 0,3).

Figura 5. 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 mayo se tomaron en cuenta las emisiones registradas hasta el día 29 del mes.

En paralelo, el Centro de Avisos de Cenizas Volcánicas de Washington (W-VAAC por sus siglas en inglés) ha publicado 177 reportes de nubes de ceniza 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, 10, 18 y 19 de febrero, y 28 de marzo; cuando se registraron plumas 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, 19 y 28 de marzo, 24 de abril, 18 y 26 de mayo. 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 desde el mes de marzo solo se ha reportado caída leve de ceniza en sectores cercanos al volcán, en los cantones de Latacunga y Mejía, pero especialmente, en las faldas del volcán dentro del Parque Nacional Cotopaxi (Figura 6).

Figura 6. Izquierda: Proyección de las 127 alertas de la W-VAAC registradas entre el 21 de octubre 2022 y el 28 de febrero de 2023, con los reportes de caída de ceniza recibidos en este periodo a través del grupo de vigías del volcán Cotopaxi, el MAE y de los informes de la SGR (figuras negras). Derecha: Proyección de las 50 alertas de la W-VAAC registradas entre el 1 de marzo y el 29 de mayo de 2023 con los reportes de caída de ceniza recibidos en este periodo (figuras negras).

La masa total de las caídas de ceniza entre el 20 de abril y el 18 de mayo de 2023 está estimada cerca de 30 millones de kg (Figura 7), lo que representa una disminución del ~45% comparando con el periodo anterior (14 de marzo al 20 de abril de 2023).

La ceniza de estas caídas fue muestreada y el material recolectado fue preparado para los análisis correspondientes en el laboratorio del IG-EPN. En la Figura 8 se indica la evolución de los porcentajes ponderados de los componentes analizados en las fracciones de 0.18, 0.125 y 0.09 mm de la ceniza recolectada el 22 de octubre, 26 de noviembre, 20 de diciembre, 19 de enero, 8 de febrero, 17 de abril y 10 de mayo. 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 2022 y febrero 2023, mientras que, en abril y mayo, el contenido de material juvenil ha vuelto a disminuir ligeramente.

Figura 7. Masa de caída de ceniza en el volcán Cotopaxi para el periodo octubre 2022 - mayo 2023. Las barras de error corresponden a los resultados obtenidos por diferentes técnicos.

Figura 8. Evolución del contenido ponderado de material juvenil (material derivado del magma en erupción) en negro y material accidental (material volcánico viejo) en rojo, observado en las fracciones de 0.18, 0.125 y 0.09 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 sobrevuelo realizado el 17 de mayo, se obtuvieron nuevas secuencias termales del volcán. En esta ocasión, las condiciones de actividad durante el vuelo (por ejemplo, baja cantidad de gas y ausencia de ceniza), permitieron la obtención de imágenes térmicas de alta resolución del fondo del cráter. Las Temperaturas Máximas Aparentes (TMA) obtenidas en esta zona, corresponden a las más altas registradas en el volcán desde marzo de 2018, en cuya fecha se midió 313 °C. La TMA promedio obtenida del análisis de diferentes secuencias termales para el 17 de mayo, es de 235 ± 39 °C (zona en color amarillo brillante en la Figura 9) y corresponde a la roca volcánica calentada por gases magmáticos a muy alta temperatura. En este sentido se debe considerar que la distancia y la presencia de gas en el conducto puede subestimar la temperatura. De igual manera, esta temperatura confirma que la actividad presentada por el volcán es de origen magmático. En los campos fumarólicos, las TMA aún son menores a 30 °C, es decir bajas.

Figura 9. Superposición de imagen térmica con imagen de rango visible, correspondiente al fondo del cráter del volcán Cotopaxi. Las zonas en colores anaranjado (temperatura baja) y amarillo brillante (temperatura alta), corresponden a rocas calentadas por gas a muy alta temperatura y no deben ser interpretados como lava volcánica en superficie (Foto: F Naranjo, Imagen Térmica: M Almeida; 17 de mayo de 2023 - IGEPN).

Por otra parte, en base al análisis del registro de imágenes infrarrojas, provenientes de la cámara fija ubicada alrededor de 10 km al noroccidente del volcán Cotopaxi, las medidas de las Temperaturas Máximas Aparentes (TMA) son relativamente bajas respecto a las calculadas en semanas anteriores, no obstante, las tendencias observadas desde el inicio del proceso eruptivo (octubre 2022) y hasta la última semana dentro de este período eruptivo muestran un incremento de unos pocos grados centígrados respecto a la tendencia de los valores que se vienen registrando hasta mayo de 2023 (Figura 10).

Figura 10. Izquierda: Campo de visión de la cámara infrarroja (IR) ubicada en el volcán Rumiñahui. El recuadro blanco en el área de análisis corresponde al campo fumarólico de Yanasacha. Derecha: Serie de datos temporales de las temperaturas máximas aparentes (TMA) del campo fumarólico Yanasacha, bajo la cumbre norte del volcán. En puntos rojos se representa los valores de las medidas máximas válidas registradas (entre las 18h00 y 06h00, noche y madrugada; reduciendo la 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 creciente para las últimas semanas.

Actividad superficial y desgasificación
La actividad superficial es vigilada a través de cámaras web y sensores satelitales (Figura 11A). Durante el mes de marzo se detectó una disminución en la ocurrencia de emisiones de ceniza. La tendencia registró un ascenso durante el mes de abril, pero volvió a disminuir durante el transcurso del mes de mayo. A nivel global, se observa una tendencia descendente en la ocurrencia de las emisiones de ceniza desde el mes de marzo en comparación a lo ocurrido en el periodo diciembre 2022 – febrero 2023 (Figura 11B). La altura máxima de las columnas de ceniza ha sido de hasta 2600 metros sobre el nivel del cráter en los últimos tres meses, siendo un poco menor a lo registrado en los meses precedentes. Asimismo, en los últimos 2 meses no se ha observado brillo en el cráter ni se han detectado alertas termales mediante sistemas satelitales (Figura 11B). Las emisiones de gas han mantenido sus alturas promedio entre 500 y 1000 metros sobre la cumbre, con ocasionales pulsos de hasta 3000 m (Figura 11B).

Figura 11. 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 disminución de barras rojas, emisiones de ceniza, desde el mes de marzo.

La red DOAS (Espectroscopia de Absorción Óptica Diferencial), empleada para cuantificar el flujo de dióxido de azufre, SO₂ (gas proveniente del magma) emitido por el volcán, ha registrado picos sucesivos de desgasificación desde finales de marzo. Estos picos han mostrado un ligero incremento durante las últimas semanas, acentuándose a finales del mes de abril (flecha negra en la Figura 12), pero sin llegar alcanzar los valores de los meses de diciembre de 2022 y enero de 2023. Estas medidas son consideradas como normales dentro de los índices de desgasificación actual del volcán en esta fase eruptiva 2022 – 2023.

Los triángulos amarillos en la Figura 12 muestran algunas de las emisiones de ceniza del volcán y que han seguido a la mayoría de los picos de desgasificación. Al momento de la emisión de este informe, la desgasificación en el Cotopaxi muestra una tendencia estable.

Figura 12. Flujo máximo de dióxido de azufre diario registrado en las 5 estaciones DOAS del volcán Cotopaxi (Refugio Norte: flanco norte, Refugio Sur: flanco sur, Cami y San Joaquín: flanco occidental y Tambo: flanco oriental). Gráfico actualizado hasta el 28 de mayo 2023.

La Figura 13 muestra la anomalía detectada por el sensor satelital TROPOMI (Sentinel-5SP), asociada a la emisión de dióxido de azufre (SO₂) del volcán Cotopaxi, así como de los otros volcanes en erupción del Ecuador continental (por ejemplo: Sangay y El Reventador). Globalmente se muestra una disminución en la anomalía desde el mes de marzo, sin embargo, no se observa que la emisión de gas se haya detenido, por cuanto, la actividad del volcán aún se mantiene.

Figura 13. Emisión media de dióxido de azufre (SO₂) registrada por el sensor satelital TROPOMI (Sentinel-5SP) y graficada en el código Google Engine de C. Laverde - SGC. Note en la esquina inferior derecha la escala cualitativa de colores asociada a la anomalía de emisión de gas.

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 las razones obtenidas (Figura 14) son coherentes con la actividad reflejada en los demás parámetros de vigilancia. La razón SO₂/H₂S (triángulos anaranjados) ha mostrado una fluctuación en sus tendencias. Mientras que la razón CO₂/SO₂ (círculos azules) ha mostrado un incremento continuo desde el sobrevuelo efectuado el 18 de enero de 2023, cada uno de los ascensos observados han venido seguidos de emisiones de ceniza, esto se puede asociar a la presencia de magma en el conducto y una alimentación profunda de material de origen magmático en el reservorio. El último punto correspondiente al sobrevuelo del 24 de mayo de 2023 muestra por su parte una drástica disminución de la razón CO₂/SO₂, llegando a valores similares a los que mantenía en Octubre 2022.

Figura 14. Serie temporal de las razones entre especies gaseosas: SO₂ /H₂S y CO₂/SO₂ obtenidas gracias a las mediciones realizadas en los sobrevuelos de vigilancia desde el 24 de octubre de 2022 hasta el 29 de mayo de 2023.

Interpretación de datos

En base a la información disponible presente en este informe se ve que algunos parámetros de monitoreo han mostrado un ligero incremento y otros muestran una tendencia decreciente, considerando las características fluctuantes de los procesos eruptivos se ha catalogado la actividad del Volcán Cotopaxi como moderada con tendencia sin cambio tanto a nivel interno como a nivel superficial. El análisis conjunto de los diferentes parámetros de vigilancia muestra que la actividad reciente es provocada por la presencia de un cuerpo de magma pequeño dentro del conducto volcánico, el cual es el responsable de las emisiones de SO₂ y ceniza. El actual periodo eruptivo se mantiene desde octubre de 2022 hasta mayo de 2023 (aprox. 7 meses), superando el periodo de cuatro meses de la fase eruptiva de agosto – noviembre de 2015. Sin embargo, la intensidad del presente periodo eruptivo es mucho menor, tanto para las emisiones de gas como para las emisiones y caídas de ceniza.

Las temperaturas de los campos fumarólicos ubicados alrededor del cráter se mantienen en niveles bajos. Los gases magmáticos, especialmente el SO₂ son abundantes en la pluma volcánica, y aún son detectados tanto por la red de vigilancia permanente (DOAS – Novac Project) y por los sensores satelitales. Al momento de la emisión de este informe, las mediciones obtenidas en los sobrevuelos de vigilancia (imágenes térmicas, mediciones Mul-tiGAS) muestran que la actividad es de origen magmático. Por su parte, 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. Precisamente, los datos de vigilancia indican que la actividad superficial e interna ha presentado fluctuaciones desde finales del mes de febrero. Al momento, ésta se encuentra en un nivel más bajo que lo registrado en febrero, sin embargo, continúa y no ha retornado a los niveles previos al presente periodo eruptivo (antes de octubre 2022).

Pronósticos a corto plazo de la actividad del volcán Cotopaxi

*Se mantienen los propuestos el 10 de marzo 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 sin cambios, y pudiera continuar con un descenso gradual de la actividad. 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 y Pichincha), similar o mayor 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. Escenarios referenciales en los mapas de amenazas volcánicas del Cotopaxi: escenarios 1 y 2 (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:

S. Vallejo, M. Almeida, F.J. Vásconez, A. Vásconez, B. Bernard, S. Hernández, P. Palacios, M. Yépez, F. Naranjo, D. Sierra, M. Córdova.
Instituto Geofísico
Escuela Politécnica Nacional