Algoritmo capaz de detectar las cenizas del volcán Popocatépetl

Por María Luisa Santillán, Ciencia UNAM-DGDC

El Popocatépetl no descansa, es uno de los volcanes más dinámicos de nuestro país, por ello constantemente se monitorea su actividad y se realizan distintos estudios sobre lo que ocurre en la “montaña que humea”. Uno de estos trabajos es el desarrollo de un algoritmo para detectar sus cenizas, creado por investigadores del Laboratorio Nacional de Observación de la Tierra (LANOT) del Instituto de Geografía de la UNAM.

La ceniza volcánica es una mezcla de partículas y gases; en ocasiones es expulsada en grandes cantidades. Conforme va desplazándose, las partículas más grandes caen, mientras que las más pequeñas siguen avanzando, formando una larga pluma o nube que puede detectarse con imágenes de satélite.

En el desarrollo del algoritmo participaron investigadores del LANOT, dirigidos por el maestro Víctor Manuel Jiménez Escudero; empezó hace dos años y se apoyó en imágenes del sensor ABI abordo del satélite GOES-16 (ubicado a 36 mil km de distancia), cuya órbita geoestacionaria permite obtener información cada cinco minutos.

Para la creación  del algoritmo también se tomaron como base datos de las cenizas emanadas por el Popocatépetl en 2019, año en que tuvo una actividad muy intensa. Esta información se obtuvo de los reportes diarios del Centro Nacional para la Prevención de Desastres (Cenapred) que registraron hora, tipo de actividad volcánica, número de emanaciones y altura de la nube de ceniza, entre otros.

Se conjuntaron los datos de Cenapred y las imágenes de satélite de la región continental denominada CONUS (donde se observa casi todo México, Estados Unidos y un poco de Canadá). El resultado es el algoritmo específico para monitorear y observar el comportamiento de las nubes de ceniza del volcán Popocatépetl.

“El LANOT cuenta con otro sistema de recepción de imágenes polares con mejor resolución, pero solo llegamos a tener un cubrimiento en nuestro territorio tres o cuatro veces al día, y tres y cuatro veces en la noche; en cambio con el sistema geoestacionario podemos tener información cada cinco minutos lo cual nos permite hacer un monitoreo casi real de la actividad de las plumas de ceniza volcánica”, explica el maestro Jiménez Escudero.

El académico explica que ya existen otros algoritmos de este tipo, por ejemplo, los de la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), pero son más generales y fueron creados para detectar diversas cuestiones climáticas y no sólo ceniza volcánica. De ahí la importancia del desarrollado por la UNAM, que muestra las características particulares del Popo y sus emanaciones de ceniza.

• Las nubes o plumas de ceniza tienen afectaciones a nivel local, regional o incluso global, además de que son un riesgo para la salud humana y la aviación.

Un visualizador dinámico

El algoritmo permitió clasificar la información en cinco áreas: ceniza, probabilidad de ceniza, baja probabilidad de ceniza, probabilidad de ceniza en nubes y baja probabilidad de ceniza en nubes.

Las tres primeras categorías se hicieron porque la composición de las plumas de ceniza volcánica varía, es decir, no siempre todo lo que sale es ceniza, a veces hay mayor cantidad de SO₂ o de vapor de agua. Y las dos últimas por si hay confusión dado que la ceniza puede mezclarse con nubes meteorológicas.

Los investigadores también trabajaron con una metodología RGB, ya estandarizada por parte de la NOAA, que representa con un color distinto para el monitoreo del dióxido de azufre (SO2).

Con esta información integrada en un algoritmo desarrollaron, con software gratuito, un visualizador de fácil acceso para el usuario final, por ejemplo, el Cenapred, el Servicio Meteorológico Nacional, Protección Civil de los estados que rodean al volcán o cualquier persona esté interesada en consultar esa información.

En la integración del visualizador trabajó el ingeniero Uriel Mendoza Castillo, quien describe que está conformado por vectores, es decir, un conjunto de datos que permiten realizar mejores análisis de la información, como cálcular el área que está abaracando la ceniza, mostrar la categoría de la ceniza, la fecha. En él también se pueden realizar consultas de datos anteriores y hacer análisis del comportamiento de la ceniza durante varios días.

Por el momento sólo se tiene el algoritmo desarrollado con imágenes de GOES-16; sin embargo, el maestro Jiménez Escudero, experto en percepción remota y tratamiento de imágenes de satélite, adelantó que trabajan en transferirlo a las imágenes polares, las cuales tienen mejor resolución para observar cosas más pequeñas y finas, en este caso de la pluma de ceniza volcánica.

Uno de los errores más comunes que se tienen en este momento es que algunas veces el algoritmo confunde las nubes altas congeladas con plumas de ceniza volcánica. Al respecto, el geógrafo reconoce que analizar la ceniza en la atmósfera es muy complicado porque depende también de la parte en donde se localice y de los cambios en la dirección del viento que pueden dispersarla.

Por el momento trabajan en añadir más información al visualizador, por ejemplo, indicar qué poblaciones serán más afectadas por la nube de ceniza a nivel municipal, además de que en un futuro les gustaría crear un sistema de alerta temprana en donde puedan indicarle a la gente qué tanta probabilidad hay de que caiga ceniza.

Cabe destacar que por el momento este visualizador detecta sólo cenizas suspendidas en la atmósfera, no ofrece información sobre si caerá o no en algún sitio en particular. Y aunque fue creado para las emanaciones del volcán Popocatépetl, se espera que en un futuro pueda utilizarse en otros volcanes activos de México.

Puedes acceder gratuitamente a este visualizador a través del portal: http://sargazo.lanot.unam.mx/lanot/ceniza/visualizador/