Curso CENIZAS VOLCÁNICAS.

Transcripción

1 Curso CENIZAS VOLCÁNICAS

2 Clase 2: parte 1 Modelado de dispersión de cenizas volcánicas Lic. María Soledad Osores CONICET-CONAE-SMN

3 Pronósticos meteorológicos Observaciones y mediciones de superficie y altura Imágenes satelitales y radar Modelos

4 Pronósticos meteorológicos Modelos Modelo numérico

5 f(x) Pronósticos meteorológicos: Modelos numéricos Recordamos ecuaciones: y=f x = x 2 Necesitamos condiciones iniciales (x) para saber cuanto vale y o f(x). De una manera similar, se necesitan condiciones iniciales para inicializar las ecuaciones de pronóstico. Son muy importantes las observaciones y mediciones de superficie y altura!!!! f(x)=x x

6 Pronósticos meteorológicos: Modelos numéricos Resolución de los modelos numéricos Menor Horizontal Menor resolución vertical Vertical Mayor resolución vertical Mayor

7 Pronósticos meteorológicos Observaciones y mediciones de superficie y altura Imágenes satelitales y radar Modelos Análisis y Evaluación de la Información Elaboración del Pronóstico

8 Pronóstico de dispersión de ceniza volcánica

9 : Por qué es importante modelar el transporte de la ceniza volcánica? Anticipar el impacto y tomar medidas preventivas pertinentes Bariloche 4/6/2011 Ing. Jacobacci (Rio Negro) Ing. Jacobacci (Rio Negro) Lago Nahuel Huapi Afecciones respiratorias Infraestructura Agricultura Ganadería Contaminación de cursos de agua Transporte terrestre y aéreo Efecto abrasivo sobre ventana del avión B747 de British Airways Cancelación de vuelos en Ezeiza Aeropuerto de Bariloche En Argentina desde el 4 de junio al 25 de agosto de 2011 se cancelaron 2813 vuelos de una aerolínea importante del país. Depósito vítreo oscuro de ceniza refundida sobre uno de los alabes de la turbina (Przedpelski y Casadevall, 1991)

10 Qué queremos pronosticar? La posición probable que tendrá la nube de ceniza volcánica

11 Modelos de dispersión Modelos utilizados por las distintas VAACs Hysplit Fuente:

12 Modelos de dispersión Dos grandes aproximaciones posibles (según el sistema de referencia) Lagrangiano: Sigue partículas o parcelas de aire en un campo de viento Ej de este sistema de referencia: Globo sonda Euleriano: No sigue partículas sino que resuelve las ecuaciones en puntos fijos. Ej de este sistema de referencia: estación de superficie Ejemplos: HYSPLIT (Hybrid Single-Particle Lagrangian Integrated Trajectories ) (Draxler y Hess, 1998) NAME (Numerical Atmospheric Dispersion Modelling Environment) (Jones et al., 2007), PUFF (Searcy et al., 1997) Ejemplos: FALL3D (Costa et al., 2006; Folch et al, 2009) CANERM (Canadian Emergency Response Model) (D'Amours et al., 1998). LAGRANGIANO Bajo costo computacional Concentración depende del numero de emisiones o puffs EULERIANO Costoso computacionalmente Da concentración como resultado natural

13 Qué se necesita para hacer una simulación? Esquema del proceso de modelado de dispersión de ceniza volcánica Inputs Meteorológicos: Viento 3D Temperatura Humedad Estabilidad de la atmósfera Características de CLP Topografía etc. Inputs Volcanológicos: Ubicación volcán Altura de pluma Granulometría Variaciones de altura (si las conozco) Parametrizaciones físicas: Modelo de pluma Modelo de sedimentación Agregación (seca/húmeda) etc. Modelo numérico de dispersión

14 Qué se necesita para hacer una simulación? Características principales de algunos modelos de dispersión CI PF CI PF CI PF Fuente:

15 CI Meteorológicas Esquema del proceso de modelado de dispersión de ceniza volcánica Inputs Meteorológicos: Viento 3D Temperatura Humedad Estabilidad de la atmósfera Características de CLP Topografía etc. Inputs Volcanológicos: Ubicación volcán Altura de pluma Granulometría Variaciones de altura (si las conozco) Parametrizaciones físicas: Modelo de pluma Modelo de sedimentación Agregación (seca/húmeda) etc. Modelo numérico de dispersión

16 CI Meteorológicas Input Meteorológico: Elección de modelo meteorológico WRF/ARW- SMN-SHN ETA SMN

17 CI Volcanológicas Esquema del proceso de modelado de dispersión de ceniza volcánica Inputs Meteorológicos: Viento 3D Temperatura Humedad Estabilidad de la atmósfera Características de CLP Topografía etc. Inputs Volcanológicos: Ubicación volcán Altura de pluma Granulometría Variaciones de altura (si las conozco) Parametrizaciones físicas: Modelo de pluma Modelo de sedimentación Agregación (seca/húmeda) etc. Modelo numérico de dispersión

18 CI Volcanológicas: Ubicación del volcán: Lat-Lon, Altitud. Ejemplo erupción volcán Chaitén Ejemplo erupción en Nuevo Cráter en Cordón Caulle Modis - Aqua 4 Jun 2011 Altura Vn Chaitén : 962 msnm Altura Vn Michimahuida: 2404 msnm Distancia :~ 18 km Altura Nuevo Cráter (2011) : ~1450 msnm Altura Vn Puyehue: 2240 msnm Distancia :~ 8 km Importancia: Cordillera de los Andes con topografía compleja, mucha variabilidad de altura en pocos km.

19 CI Volcanológicas: Hora inicio/fin erupción y diferentes pulsos, alturas Fuentes de información: Informes servicios volcanológicos del país Cámaras dirigidas hacia el volcán Imágenes satelitales combinadas con radio sondeos o modelos meteorológicos Estimación a través de sombras en imágenes satelitales Entre otros Cámara OVDAS Imagen satelital de topes nubosos y radio sondeos cercanos 13 junio 15:00:59 Posibles Dificultades: Falta de cámaras u observadores in situ Nubosidad meteorológica tapa la nube volcánica Cobertura satelital insuficiente (latitudes altas, frecuencia de pasada) Columna eruptiva baja y débil puede confundirse con nubes meteorológicas bajas

20 CI Volcanológicas: Tamaño de partículas que emite el volcán Tipo Diámetro Orden de distancia que alcanza Trayectoria Bombas y bloques > 64 mm ~ 1km Balístico Lapilli 2mm y 64mm ~10 km Balístico/Advección Ceniza gruesa 2 mm 64 mic ~ 100 km Advección Ceniza fina 64-mic 1 mic ~1000 km Advección (a) (b) Bomba Lapilli Ceniza Gruesa Ceniza Fina

21 Actualización de los pronósticos de dispersión Altura constante a 18 horas Actualización de variaciones de altura de columna eruptiva durante las 18 horas 13 junio 15:00:59 13 junio 15:15:59 13 junio 15:49:59

22 Reinicialización de los pronósticos de dispersión Sin reinicializar (sin memoria) Reinicializando (con memoria) Simulación 1 Simulación 2 Simulación 1 Simulación 2 Toneladas de ceniza por unidad de área

23 Reinicialización de los pronósticos de dispersión Al día 11 de junio se realizaron las simulaciones del FALL3D de dos formas: Sin reinicializar (sin memoria) Reinicializando (con memoria) Deposito de ceniza en superficie Resultado: Al comparar las dos formas de simular, las diferencias entre lo dispersado se minimizan entre las 15 y 20 horas en este dominio, pero el depósito nunca logra asemejarse.

24 Reinicialización de los pronósticos de dispersión Simulación de dispersión de la nube volcánica producida por el Cordón Caulle, utilizando reinicialización de los pronósticos entre el 4 y el 20 de Junio de 2011 usando el modelo FALL3D-6.2 (Folch et al., 2009) Fuente: Osores 2012

25 Conclusiones Los pronósticos de dispersión de ceniza volcánica requieren de un profundo estudio y conocimiento del problema y las herramientas disponibles. Las condiciones iniciales tienen un fuerte impacto en los resultados de las simulaciones. Se deben tener en cuenta la incertidumbre de los parámetros iniciales y del modelo meteorológico. Se está tendiendo a pronósticos por conjuntos (ensembles) incorporando esta incertidumbre. Imprescindible tarea del pronosticador al generar los mensajes VA y los VAG.

26 Muchas gracias! Soledad Osores