Apesar do amplo conhecimento dos vulcões, nossa capacidade de prever o tempo, duração, modelo, Tamanho, e as consequências das erupções vulcânicas são limitadas, diz um novo relatório da National Academies of Sciences, Engenharia, e medicina. Para melhorar a previsão de erupções e avisos para salvar vidas, o relatório identifica as prioridades de pesquisa para um melhor monitoramento das erupções vulcânicas e três grandes desafios enfrentados pela comunidade científica dos vulcões.

O monitoramento de vulcões é fundamental para prever erupções e mitigar os riscos de seus perigos. Contudo, poucos vulcões são adequadamente observados, e muitos nem são monitorados. Por exemplo, menos da metade dos 169 vulcões potencialmente ativos nos EUA têm algum sismômetro - um instrumento para detectar pequenos terremotos que sinalizam o movimento do magma subterrâneo. E apenas três têm medições contínuas de gás, que são cruciais porque a composição e a quantidade de gases dissolvidos no magma conduzem as erupções. Monitoramento aprimorado combinado com avanços em modelos experimentais e matemáticos de processos vulcânicos pode melhorar a compreensão e previsão de erupções, o relatório diz.

O comitê que conduziu o estudo e redigiu o relatório também destacou a necessidade de medições de satélite de deformação do solo e emissões de gases, observações de drones, monitoramento sísmico avançado, e aquisição de dados em alta velocidade em tempo real durante as erupções. Novas abordagens em recursos analíticos para decifrar a história do magma, e modelos conceituais e experimentais de fenômenos magmáticos e vulcânicos, irá fornecer novos insights sobre os processos que explicam como o magma é gerado e irrompe.

"Houve grandes melhorias nos modelos conceituais de fenômenos vulcânicos, em comparação com os usados ​​há algumas décadas, mas a comunidade científica do vulcão ainda não está adequadamente preparada para a próxima grande erupção, "disse Michael Manga, professor do departamento de ciências terrestres e planetárias da Universidade da Califórnia, Berkeley, e presidente da comissão. "Existem desafios fundamentais que precisam ser enfrentados e exigem um esforço sustentado de todas as disciplinas. Ao trabalhar para esses grandes desafios, a comunidade científica do vulcão pode ajudar a quantificar o efeito global das erupções e mitigar os riscos, em última análise, beneficiando milhões de pessoas que vivem em áreas com atividade vulcânica. "

O comitê delineou várias questões-chave e prioridades de pesquisa em áreas como os processos que movem e armazenam magma sob os vulcões; como as erupções começam, evoluir, e fim; como um vulcão entra em erupção; previsão de erupções; a resposta das paisagens, oceanos, e a atmosfera para erupções vulcânicas; e a resposta dos vulcões às mudanças na superfície da Terra.

Com base nessas prioridades de pesquisa, o comitê identificou três grandes desafios abrangentes para o avanço da ciência e do monitoramento dos vulcões:

Prevendo o tamanho, duração, e risco de erupções integrando observações com modelos

As previsões atuais são baseadas no reconhecimento de padrões nos dados de monitoramento. Essas abordagens tiveram um sucesso misto porque os dados de monitoramento não capturam a diversidade dos vulcões ou sua evolução ao longo do tempo. Uma abordagem baseada em modelos de processos físicos e químicos, informado por dados de monitoramento, como é feito na previsão do tempo, poderia melhorar a precisão das previsões de erupção. Tal abordagem requer a integração de dados e metodologias de várias disciplinas, o relatório diz.

Quantificar os ciclos de vida dos vulcões e superar nosso entendimento tendencioso atual

A compreensão atual do ciclo de vida de um vulcão é distorcida porque apenas um pequeno número de vulcões é estudado. Monitoramento estendido do solo, mar, e o espaço pode superar alguns desses vieses observacionais, o relatório diz. Expandir e manter os recursos de monitoramento e apoiar a infraestrutura para disponibilizar dados históricos e de monitoramento são essenciais para o avanço da compreensão dos processos vulcânicos e avaliação dos perigos vulcânicos. O comitê observou que tecnologias emergentes, como sensores baratos, drones, e novos métodos geoquímicos microanalíticos são ferramentas promissoras para fornecer novos insights sobre a atividade vulcânica.

Construindo uma comunidade científica coordenada de vulcões

Cerca de 100 vulcões entram em erupção em algum lugar da Terra a cada ano. Fortalecimento da pesquisa multidisciplinar, parcerias nacionais e internacionais de pesquisa e monitoramento, e as redes de treinamento podem ajudar a comunidade de pesquisa a maximizar os avanços científicos que resultam do estudo de erupções em todo o mundo, o comitê disse.

O relatório cita a erupção em curso no vulcão Bogoslof, no Alasca, como um exemplo que destaca esses três desafios. Um controle remoto, vulcão inicialmente submarino no arco da Ilha Aleutian, a erupção começou no final de dezembro de 2016 e a atividade continuou desde fevereiro de 2017. Em apenas um mês, o vulcão produziu inúmeras explosões com plumas subindo 20, 000-35, 000 pés, representando um perigo significativo para a aviação do Pacífico Norte. O U.S. Geological Survey Alaska Volcano Observatory (AVO) tem contado com sismômetros distantes, dados de satélite, infra-som, e detecção de raios para monitorar a atividade porque não existem instrumentos terrestres no vulcão. O comitê disse que a AVO foi capaz de fornecer um alerta antecipado para apenas alguns desses eventos perigosos. Essa erupção também ressalta a compreensão limitada da erupção do magma. Em mais de 20 eventos discretos, o vulcão emergente remodelou suas costas repetidamente, fornecendo instantâneos das interações vulcão-paisagem.