Resumen de las principales técnicas de percepción remota usadas en volcanes para monitorear las emisiones de gas en tierra

Abstract

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 (groundbased 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. Keywords: Sulfur dioxide, DOAS, COSPEC, UV camera, FTIR, volcanic plumes. RESUMEN: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,

Estimación De Las Emisiones De Dióxido De Azufre - So2 , Asociadas Con El Crecimiento De Un Domo De Lava en El Volcán Galeras en 2008

“…Los instrumentos miniDOAS fueron desarrollados para medir emisiones de gases volcánicos, especialmente SO 2 , recolectando la luz UV del Sol por medio de un telescopio, la cual es dispersada por aerosoles y moléculas en la atmósfera (Galle et al, 2002). El miniDOAS usa el método de Espectroscopía de Absorción Óptica Diferencial (DOAS, por su sigla en inglés), que determina la concentración de un gas midiendo la absorción de banda estrecha del mismo en las regiones espectrales UV y visible (Platt and Stutz, 2008), utilizando la ley de Beer-Lambert modificada (Galle, 2011;Rodríguez y Nadeau, 2015). Donde I 0 (λ) es la intensidad de la luz fuera de la capa de gas que se quiere medir; I(λ, L) es la intensidad de la luz después de pasar la capa de gas que se quiere medir, λ es longitud de onda de la radiación, c(l ) es la concentración del gas traza como función de la posición l a lo largo de la trayectoria de la luz, σ(λ, T ) es la sección transversal de absorción del gas traza, T es la temperatura, y L es la longitud de la trayectoria de la luz.…”

“…La intensidad Io real es difícil de determinar en la atmósfera, debido a que hay absorción de otros gases traza, hay dispersión por moléculas de aire, nubes y partículas de aerosoles (Rodríguez y Nadeau, 2015). La técnica DOAS separa las estructuras espectrales de banda ancha y de banda estrecha en un espectro de absorción para aislar las absorciones de banda estrecha, utilizando el espectro ancho como un espectro de intensidad Io y la ecuación se puede aplicar a las absorciones de banda estrecha (Platt and Stutz, 2008).…”

“…Por esta razón, lo que se mide es la absorción diferencial siendo importante medir la intensidad de radiación en múltiples longitudes de onda. En el caso de σ, se usa una σ diferencial calibrada y ajustada al instrumento (Rodríguez y Nadeau, 2015).…”

“…Las mediciones se realizan captando la luz mediante un telescopio y una fibra óptica de cuarzo que la transfiere al espectrómetro, donde se separan los diferentes componentes espectrales mediante una rejilla y el espectro se registra en un dispositivo de carga acoplada (CCD por su sigla en inglés) (Rodríguez y Nadeau, 2015). Se obtiene un espectro oscuro cubriendo el telescopio para evitar la entrada de luz, removiendo asi el ruido instrumental, luego se obtiene un espectro de "cielo" (sky) fuera de la pluma volcánica que es el espectro de transfondo, luego se hace la adquisición de los espectros bajo la pluma volcánica, los cuales se normalizan con el espectro de transfondo, eliminando asi la absorción y dispersión de fuentes no volcánicas (Galle et al, 2002) y la interferencia de las líneas Fraunhoffer (Oppenheimer et al, 2011).…”

“…Los espectros adquiridos son filtrados para eliminar la interferencia del Ozono (0 3 ) y el efecto de la dispersión Raman, utilizando espectros de referencia, luego son ajustados a un espectro de referencia para SO 2 (específico para cada espectrómetro), usando un algoritmo no lineal de mínimos cuadrados (Galle et al, 2002). El espectro de referencia de SO 2 se deriva de un espectro de laboratorio de alta resolución (Vandaele et al, 1994), convolucionado con la función de forma de línea del espectrómetro (Rodríguez y Nadeau, 2015). Las cantidades de columna verticales de SO 2 (ppm m) son integradas para obtener la cantidad total de SO 2 en una sección de dos dimensiones de la pluma (en ppm m 2 , o kg m -1 ).…”