Revista Geológica de América Central

Reflections of volcanologists about their professional role in volcanic risk management in the context of Latin America

The strengths and common challenges faced by Latin American volcanologists that assume a variety of roles in the volcanic risk reduction context were discussed in the workshop "PASI 2011: Open Vent Volcanoes ". The event was held in Costa Rica with the participation of professionals from most countries of the American Pacific coast plus Argentina, the UK, Norway and Sweden. Several issues were specifically addressed, which allowed to discuss needs in five topics: 1) Lack of financial, human and technical resources at the observatories in the Latin American region; 2) Governmental and non-governmental programs' cooperation between technical and academic organizations; 3) Need for regional coordination, 4) The role of volcanologists as communicators and their interaction with other stakeholders in volcanic risk management, and 5) The contribution of the social sciences and the creation of multidis-ciplinary groups in the volcanological observatories. The Pacific margin of the American continent is an area highly exposed to volcanic activity, including some of the most important cities in the continent. Nevertheless, the institutions in charge of studying and monitoring the volcanic activi¬ty and hazards in many of the countries of this region face severe limitations to carry out their work. For the majority of Latin American countries, the large number of potentially active volcanoes and the reduced number of volcanologists who work in their monitoring, become one of the main limitations. The cooperation between observatories, and with universities and research centers, has helped to cover this need, at least partially. Beyond their scientific and technical role as physical and natural sciences experts, the volcanologists have also been involved in tasks that require the deve¬lopment of other skills, mainly as communicators of information related to volcanic risk. This has led to an increase in multidisciplinary collaboration with scientists from the social field. However, there are still large challenges that need to be addressed in the near future. The contributions of the discussion sustained at the workshop can act as a starting point for future forums and actions aimed at reducing risk associated with volcanic activity.

Las fortalezas y problemáticas comunes de los volcanólogos en los diversos roles que desempeñan como actores para la reducción del riesgo volcánico en América Latina fue debatida en el marco del taller "PASI 2011: Vol¬canes de conducto abierto", celebrado en Costa Rica, con participación de profesionales de casi todos los países de la por "costa pacífica del continente, además de Argentina, el Reino Unido, Noruega y Suecia. Se trataron gran diversidad de temas, agrupados en cinco bloques, que permitieron definir necesidades comunes en cinco ámbitos : 1) Carencia de recursos financieros, humanos y técnicos en los observatorios de la región; 2) Programas de cooperación gubernamental y no gubernamental entre organismos técnicos y académicos; 3) Necesidades de coordinación regional; 4) El rol de los volcanólogos como comunicadores y su interacción con otros actores de la gestión del riesgo y 5) El aporte de las ciencias sociales y la creación de grupos multidisciplinarios en el ámbito de los observatorios volcanológicos. La margen pacífica del continente americano es un área altamente expuesta a la actividad volcánica, incluyendo algunas de las ciudades más importantes en el continente. Sin embargo, las instituciones encargadas de la observación y el mo-nitoreo de la actividad y las amenazas volcánicas en muchos de los países de esta región, enfrentan serias limitaciones para desempeñar su labor. Para la mayoría de países latinoamericanos, el gran número de volcanes potencialmente acti¬vos y el reducido número de volcanólogos que trabajan en su monitoreo, constituyen una de las principales limitantes. La cooperación entre observatorios con universidades y centros de investigación, ha ayudado a cubrir esta necesidad al menos de forma parcial. Trascendiendo su papel científico y técnico como expertos en ciencias físicas o naturales, los volcanólogos también se han visto involucrados en tareas que requieren el desarrollo de otras habilidades, principal¬mente como comunicadores de información sobre el riesgo volcánico. Esto ha llevado a incrementar la colaboración multidisciplinaria con profesionales del área de las ciencias sociales. Sin embargo, existen aún grandes retos que de¬berán abordarse en un futuro próximo. Los aportes de la discusión sostenida en el taller pueden constituir un punto de partida para futuros foros y acciones orientados a la reducción del riesgo asociado con la actividad volcánica.

Comparative study of acting plans before volcanic risk (Chile, Costa Rica, El Salvador, Ecuador,M Spain, Mexico and Nicaragua)

We make a comparison of the actions to reduce volcanic risk undertaken at some Latin American countries and Spain. The aim of this study is to investigate whether the socioeconomic status of a country relates to the effectiveness of volcanic risk prevention measures in use. We also aim to analyze the causes and the work methods used in order to learn about them and finally evaluate the applicability to other natural risks. We analyze these aspects according to 4 main points: 1) general knowledge about risk awareness, 2) prevention and hazard monitoring plans, 3) emergency plans and crisis management and 4) educational plans. The final comparative analysis indicates that the first point of the study is in direct proportion to the socioeconomic status of the countries, being Mexico and Spain the countries with a greater knowledge of the risk, followed by Chile, Costa Rica and Ecuador. However, this does not apply in the case of education plans, where El Salvador and Nicaragua are showing the best positions even if they have the lowest index of human development, after the United Nations.

El presente estudio hace una comparativa de actuación frente el riesgo volcánico entre varios países con la intención que sea una muestra de América Latina y España. El objetivo es comprobar si el nivel socioeconómico de un país se corresponde con la eficacia de los sistemas de prevención del riesgo volcánico que utilizan, analizar los motivos y los métodos en la medida de lo posible y aprender de los sistemas de trabajo para hacer frente a este riesgo, los cuales probablemente podrían ser aplicables a la prevención de otros riesgos. Se analizan 4 aspectos principales: 1) información general sobre el conocimiento del riesgo, 2) planes de prevención y vigilancia, 3) planes de emergencia y gestión y 4) planes educativos. El análisis comparativo final nos indica que el primer punto del estudio es directamente proporcional al nivel socioeconómico de los países, quedando España y México como los países con mayor conocimiento del riesgo, seguidos de Chile, Costa Rica y Ecuador. No obstante, en cuanto a los planes educativos, Nicaragua y el Salvador se sitúan en las primeras posiciones, siendo los países con menor índice de desarrollo humano, según ranking de las Naciones Unidas.

Latin American volcanology: : state of the regional situation in 2008 from the analysis of its weaknesses, threats, strenghts and opportunities

This paper shows a series of self-critical reflections of the reality of Latin American volcanology, from an analysis of its strengths, weaknesses, opportunities, and threats (SWOT) held in February 2008 in Antigua, Guatemala. Before the analysis, an account of the efforts made to unite the Latin American volcanological community is presented, up to the formation of an association (the Latin American Association of Volcanology, ALVO according to its Spanish acronym) that will strengthen and promote partnerships between Latin American volcanologists and their institutions for the benefit of society, particularly during eruptive crisis of the numerous active volcanoes in the Latin American region.

El presente trabajo muestra una serie de reflexiones autocríticas de la realidad de la volcanología latinoamericana, a partir de un análisis de sus debilidades, amenazas, fortalezas y oportunidades (DAFO) llevada a cabo en febrero del 2008 en Antigua, Guatemala. Antes de llegar a este análisis, se hace una relatoría de los esfuerzos que se realizaron para unir a la comunidad volcanológica latinoamericana, hasta su culminación en la constitución de una asociación (Asociación Latinoamericana de Volcanología, ALVO) que permita fortalecer y promover los lazos de colaboración entre vulcanólogos de América Latina y sus instituciones para beneficio de la sociedad, particularmente en la atención de crisis eruptivas en los numerosos volcanes activos de la región latinoamericana.

Summary of the main remote sensing techniques used in volcanoes for monitoring gas emissions on surface

Volcano monitoring seeks to better understand volcanic systems, in order to be able to predict their activity. The monitoring techniques include seismic, deformation, gas, hydrologic, and visual monitoring, among others. Gas monitoring is important, among other reasons, because it provides information about the dynamics and evolution of magmatic and hydrothermal systems. Measurements can be conducted directly or by remote sensing methods (ground-based or satellite-based). Here we focus on the main ground-based remote sensing methods, which are currently used at volcanoes. These include the correlation spectrometer (COSPEC), the DOAS, the ultraviolet camera, and the Fourier Transform Infrared spectrometer (FTIR). Each technique has its advantages and disadvantages, and to understand them, we describe here the general aspects of each one, including methods to conduct the measurements, the sources of error, and some examples of case studies.

El monitoreo volcánico busca entender mejor los sistemas volcánicos, para poder realizar predicciones de su actividad. Las técnicas de monitoreo incluyen el sísmico, de deformación, de gases, hidrológico, y visual, entre otros. El monitoreo de gases es importante, entre otras razones, porque nos provee información sobre la dinámica y evolución de los sistemas magmáticos e hidrotermales. Las medidas se pueden hacer de forma directa o por métodos de percepción remota (en superficie o satelital). Aquí nos enfocamos en los principales métodos de percepción remota en superficie, que se usan actualmente en volcanes. Estos incluyen el espectrómetro de correlación (COSPEC), el DOAS, la cámara ultravioleta y el espectrómetro infrarrojo de transformada de Fourier (FTIR). Cada una de estas técnicas tiene ventajas y desventajas, y para entenderlas, aquí se describen los aspectos generales de cada una, incluyendo métodos para conducir las mediciones, las fuentes de error y algunos ejemplos de estudios hechos.

Application of "shallow-water" numerical models for hazard assessment of volcanic flows: the case of titan2d and Turrialba volcano (Costa Rica)

This paper introduces Titan2D, a depth averaged model of an incompressible Coulomb continuum for "shallow water" granular flows. Titan2D has been used successfully at many volcanoes to predict inundation by block-and-ash flows and debris avalanches. It can be run as a stand-alone program or through Vhub, a cyber-infrastructure platform. Practical considerations of choosing appropriate user inputs and the basics of running the model are discussed herein. Both synthetic and natural terrain examples are presented, including simulations of a block-and-ash flow generated from the gravitational collapse of a synthetic dome at Turrialba volcano (Costa Rica). These results suggest that the model should be limited to simulate cases of dense volcanic granular flows, like those produced by gravity-driven dome collapse events, but cannot be used to simulate dilute pyroclastic density currents. Finally, estimation of the Ti-tan2D resistance terms by using empirical relationships provides a good method for reducing model input uncertainties.

Este artículo introduce Titan2D, un modelo de aguas someras para flujos granulares incompresibles tipo Coulomb. Titan2D ha sido utilizado extensamente para predecir la inundación de flujos block-and-ash y avalanchas de detritos. Puede funcionar como un programa separado o en la plataforma computacional Vhub. Aquí se discuten consideraciones prácticas para escoger valores de entrada apropiados y las bases para correr el modelo. Se presentan ejemplos de terrenos sintéticos y naturales, incluyendo simulaciones de un flujo block-and-ash generado en el volcán Turrialba (Costa Rica). Los resultados sugieren que el modelo debe ser utilizado en la simulación de flujos granulares densos, como aquellos producidos por eventos de colapso gravitacional de domos volcánicos, pero no puede ser ocupado para simular corrientes de densidad piroclástica diluidas. Finalmente, la estimación de los términos de resistencia de Titan2D ocupando relaciones empíricas constituye un buen método para reducir incertezas en los parámetros de entrada del modelo.

Historic activity and hazard analysis of Turrialba volcano, Costa Rica

The historic activity of Turrialba volcano was studied based on traveler's reports and newspapers of the 19th century. In 1864-1866, the volcano was in a period of magmatic eruptions which can be subdivided in two stages: pre-eruptive and eruptive. Ash fall reached distances of-115 km covering an area of 3400 km2. By means of GIS, we estimated how a similar magmatic eruption as this, could affect the present population and infrastructure, and we conclude that the ash would fall in the most populated areas of Costa Rica, which is important as a prevention measure and an analysis of future risk decision-making. In 2005, Turrialba volcano increased its seismic activity, gas emissions and acid rain, which affected the S, SW and W sectors of the volcano. Afther more than a century without eruption, on 5 January 2010 phreatic activity resumed, with emissions of non-juvenile ash which reached San José. The ash contained cristobalite and hematite, which are unhealthy. Moreover, the eruption formed a nested crater of-125 m x -45 m with a NW-SE direction, with emission of SO2 in state of combustion and incandescence, and manifested sporadic ash eruptions. In June 2011, a fumarolic area appeared with temperatures up to -530 °C in the NW intracrater. On 11 January 2012, a sulfur flow occurred (175 m-long), produced by the heating of the system which also led to phreatic eruptions on 12 and 18 January 2012. Another crater was formed in the eastern extreme of the NW crater.

Se conoce la actividad histórica del volcán Turrialba, gracias a los relatos de viajeros y noticias del siglo XIX. En 1864-1866, el Turrialba estuvo en un periodo eruptivo magmático, el cual se analizó en dos etapas: pre- eruptivo y eruptivo. La ceniza llegó a -115 km de distancia, cubriendo un área de 3 400 km2. Se calculó por medio de un SIG cómo una erupción magmática similar a esta, podría afectar a la presente población e infraestructura, y se concluyó que la ceniza caería en los sectores de mayor población de Costa Rica, esto es importante como medida de prevención y análisis para la futura toma de decisiones. En 2005, el volcán Turrialba incrementó la cantidad de sismos, emisión de gases y lluvia ácida, produciendo una mayor afectación en los sectores ubicados al S, SW y W del volcán. Luego de más de un siglo sin tener erupciones, el 5 de enero del 2010, comenzó un período eruptivo freático, con emisión de cenizas no juveniles, que llegaron hasta San José. Esta ceniza contiene cristobalita y hematita, los cuales son perjudiciales para la salud. Además, esta erupción formó una boca intracratérica de ~125 m x ~45 m de dirección NW-SE, con emisión de SO2 en estado de combustión, incandescencia y esporádicas salidas de ceniza. En junio del 2011, apareció una zona fumarólica a ~530 °C en el intracráter NW. El 11 de enero del 2012, apareció un flujo de azufre (175 m de largo), producto de un sobre calentamiento en el sistema, que resultó en un nuevo periodo de erupciones freáticas los días 12 y 18 de enero del 2012. Esta erupción formó otra boca en la pared externa E del cráter NW.