Volcanes: la velocidad impávida de los flujos piroclásticos se debe a ‘colchones de aire’

Los experimentos y cálculos de campo conducidos permitieron explicar por qué durante las erupciones volcánicas los flujos piroclásticos pueden superar fácilmente distancias de decenas de kilómetros sin una pérdida apreciable de velocidad. Resultó que, a una cierta velocidad, aparece en la base de estos flujos una capa de aire enrarecido que actúa como un colchón de aire. Los resultados fueron publicados en la revista Nature Geoscience.

Las erupciones volcánicas ocasionalmente pueden ir acompañadas de la formación de poderosos flujos piroclásticos: mezcla de gases volcánicos de alta temperatura, cenizas y fragmentos de roca. Desplazándose a una velocidad abismal de varios de cientos km/hora y alcanzando distancias descomunales más allá de los valles que rodean al volcán, tales flujos incandescentes transportan miles y, a veces, millones de toneladas de material volcánico sólido, lo que representa un gran peligro para toda forma de vida circundante. Uno de los casos más famosos y catastóficos fue la erupción del Monte Vesubio, en el 79 d.C., que se cobró la vida de más de 5 mil habitantes en las ciudades de Pompeya y Herculano.

Para entender cómo proteger a las personas que viven cerca de los volcanes, es importante comprender qué permite a los flujos piroclásticos desarrollar una velocidad y movilidad tremendas, superando incluso los obstáculos del relieve.

La observación directa del movimiento de los flujos piroclásticos naturales es casi imposible, por lo que el profesor Gert Lube de la Universidad Massey de Nueva Zelanda y sus colegas realizaron una serie de experimentos del modelado de flujos, durante los cuales pudieron averiguar por qué un flujo denso de aire cargado de partículas sólidas y escombros de diversos tamaños, vuela sin una reducción notable de velocidad. Para ello, lanzaron a la sección de medición de 35 metros, más de una tonelada de material volcánico procedente del volcán Taupo.

Los resultados fueron registrados en video de alta velocidad.

Los investigadores descubrieron así la presencia de un "colchón de aire": capa de aire en la base del flujo formada a altas velocidades. A tal rapidez, los fragmentos viajan en suspensión, rodeados por una capa de aire tanto en la base como por encima. La presencia de éste colchón permite que el flujo se mueva casi sin experimentar fricción. Además, auspicia de "ventilación" interna, esparciendo las partículas sólidas dentro de la corriente.


A velocidades bajas (izquierda de la figura), la fracción pesada (fragmentos grandes de roca volcánica) se ubican en la parte inferior del flujo, donde la presión es máxima, y ​​el flujo pierde velocidad muy rápidamente debido a la fricción con la superficie del suelo y las colisiones de los fragmentos entre sí.
Alain Burgisser et al. / Geociencias naturales, 2019

Luego de los experimentos, los científicos digitalizaron los resultados, desarrollando un modelo que confirma de manera teórica la formación de una capa de aire enrarecido en la base de los flujos pesados de alta velocidad. De acuerdo con los resultados de la simulación, la velocidad crítica, después de la cual comienza a formarse un colchón de aire en la base del flujo piroclástico, varía de 2 a 6 metros/segundo, dependiendo de la altura del flujo en sí. 

Los autores sugieren que los resultados de su experimento ayudarán a evaluar con mayor precisión los riesgos de futuras catástrofes naturales asociados no solo con erupciones volcánicas, sino también con fenómenos de deslizamientos de tierra, avalanchas y flujos gravitacionales.

Anteriormente, informamos sobre el hallazgo del esqueleto de un hombre que intentó escapar de la erupción de Pompeya, pero fue trágicamente aplastado por un fragmento de roca de flujo piroclástico.
 

Sofía Dottori Fontanarrosa
Esta noticia ha sido publicada originalmente en 
N+1, ciencia que suma.

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