Desarrollo e implementación de un procesado gps subdiario para el control de deformaciones en áreas volcánicas

Resumen

La actividad volcánica viene precedida habitualmente por incrementos en la sismicidad y en las deformaciones del terreno. Si bien ambas técnicas son comúnmente empleadas en la vigilancia volcánica, su interpretación conjunta no es inmediata y la relación entre ambas no es obvia. Desde julio de 2011 hasta marzo de 2014 se han producido 7 episodios de reactivaciones magmáticas en la Isla de El Hierro, la menor de las Islas Canarias. El principal objetivo de esta tesis es analizar la evolución de la sismicidad y la deformación a lo largo de estas siete reactivaciones magmáticas y tratar de identificar sus características comunes, además de determinar si los momentos en los que se empieza a incrementar la actividad sísmica y las deformaciones son simultáneos. Para ello ha sido necesario desarrollar e implementar en la unidad de vigilancia volcánica del Instituto Geográfico Nacional un procesado subdiario GPS especialmente aplicado al caso de la erupción submarina de El Hierro en 2011-2012 y sus sucesivas reactivaciones que aporte información sobre la deformación registrada en la red permanente GPS en tiempo cuasi real. Se ha empleado el método de Dobles Diferencias usando el software RTKLIB para el procesado de las líneas base obteniendo una solución de posicionamiento cada 30 segundos, para cada época de observación. Posteriormente se ha realizado un ajuste de red en un sistema local este, norte, arriba; fijando la posición de estaciones de referencia y finalmente se ha aplicado un Filtro Kalman para reducir la dispersión de las series de coordenadas obtenidas. Para tratar de paliar el efecto multitrayectoria en los resultados de posicionamiento se ha recurrido al Filtro Sidéreo, haciendo uso de los datos de los terremotos de Lorca y de Alborán para evaluar el comportamiento del procesado GPS en la determinación del movimiento del terreno durante los terremotos, así como medir la deformación que queda consolidada. El trabajar en una isla de las características de El Hierro ha puesto de relieve que los efectos de marea y carga oceánica no se modelan de forma correcta en nuestro caso, siendo necesario eliminar las frecuencias asociadas a las componentes de marea mediante un ajuste mínimo cuadrático sobre la serie de coordenadas. Por otra parte se han analizado las causas que, esporádicamente, provocan cambios bruscos en la serie de coordenadas, resultando ser provocados por una mala estimación de la componente húmeda del retardo troposférico durante episodios de altas inestabilidades atmosféricas. El disponer de este procesado subdiario ha permitido, en su aplicación a la vigilancia volcánica, llevar a cabo un análisis conjunto de sismicidad y deformación durante todos los periodos de reactivaciones volcánicas que se han sucedido en la isla de El Hierro entre 2011 y 2014, se ha determinado que los inicios de las señales sísmicas y de deformación son prácticamente coincidentes, pero que la evolución de las señales varía de unas reactivaciones a otras, se dan casos en los que los incrementos en deformación preceden a los de sismicidad y casos en los que ambas señales evolucionan en un modo muy parejo. Además, mediante el modelo de Mogi se ha estimado el volumen de material intruido durante los periodos de reactivación a partir de los datos de deformación subdiaria, prestando especial interés a la reactivación de marzo de 2013 que registró las mayores deformaciones y liberó la mayor cantidad de energía sísmica. Por último, se ha hallado una relación lineal entre el logaritmo del volumen de magma intruido y el logaritmo de la energía sísmica liberada durante las reactivaciones que las relaciona entre sí, de forma que cuanto mayor sea el volumen de magma intruido durante una reactivación volcánica mayor es también la cantidad de energía sísmica liberada. La mayor aportación científica de este trabajo ha sido el emplear esta relación que junto con el hecho de que en ciertas reactivaciones, el crecimiento de las deformaciones precede al aumento de la energía sísmica liberada permite, en determinadas circunstancias, proponer una forma de pronosticar el orden de magnitud de la energía sísmica liberada en una reactivación volcánica teniendo en cuenta la modelización de los volúmenes de magma intruido durante las reactivaciones en la isla de El Hierro.