Quando o vulcão Eyjafjallajökull na Islândia entrou em erupção em abril de 2010, o tráfego aéreo foi interrompido por seis dias e interrompido até maio. Até então, modelos dos nove Centros Consultivos de Cinzas Vulcânicas (VAACs) em todo o mundo, que visava prever quando a nuvem de cinzas interferiu nas rotas das aeronaves, foram baseados no rastreamento das nuvens na atmosfera.

Na esteira deste desastre econômico para as companhias aéreas, Os limites de concentração de cinzas foram introduzidos na Europa e são usados ​​pela indústria aérea ao tomar decisões sobre restrições de voo. Contudo, uma equipe de pesquisadores, liderado pela Universidade de Genebra (UNIGE), Suíça, descobriu que mesmo a menor cinza vulcânica não se comportou como esperado. Seus resultados, para ser lido no jornal Nature Communications , ajudará a refinar a forma como as cinzas vulcânicas são representadas nos modelos de previsão usados ​​pelos VAACs, que deve reagir em tempo real para fornecer conselhos úteis durante uma erupção vulcânica.

A erupção do vulcão Eyjafjallajökull da Islândia em 2010 não apenas interrompeu o tráfego aéreo global, mas também questionou o funcionamento das estratégias de previsão utilizadas pelos VAACs, com base apenas no rastreamento espacial da nuvem de cinzas. Uma reunião de especialistas refinou as estratégias com base nos limites de concentração de cinzas e permitiu que os voos fossem retomados mais rapidamente, ao mesmo tempo em que garante a segurança dos passageiros e do pessoal de vôo.

"Durante uma erupção explosiva vulcânica, fragmentos que variam de alguns mícrons a mais de 2 metros são ejetados da abertura vulcânica, "explica Eduardo Rossi, pesquisador do Departamento de Ciências da Terra da Faculdade de Ciências da UNIGE e primeiro autor do estudo. Quanto maiores as partículas, quanto mais rápido e mais perto do vulcão eles caem, reduzindo a concentração de cinzas na atmosfera. "É por isso que as novas estratégias integraram limites de concentração que definem melhor a periculosidade dos motores de aeronaves. A partir de 2 miligramas por metro cúbico, as companhias aéreas devem ter um caso de segurança aprovado para operar, "diz o pesquisador baseado em Genebra.

Agregados de partículas que impactam os modelos preditivos

Apesar do conhecimento existente sobre as nuvens de cinzas, várias perguntas em aberto permaneceram sem resposta após a erupção do Eyjafjallajökull em 2010, incluindo a descoberta de partículas no Reino Unido que eram muito maiores do que o esperado. "Queríamos entender como isso era possível analisando com precisão as partículas de cinza do vulcão Sakurajima no Japão, que está em erupção 2-3 vezes ao dia há mais de 50 anos, "diz Costanza Bonadonna, professor do Departamento de Ciências da Terra da UNIGE.

Ao usar papel adesivo para coletar as cinzas antes que elas atinjam o solo, a equipe de cientistas já havia observado durante a erupção do Eyjafjallajökull como as partículas micrométricas se agrupariam em aglomerados, que, após o impacto com o solo, foram destruídos. “Ele desempenha um papel importante na taxa de sedimentação, notas Eduardo Rossi. Uma vez montados em agregados, essas partículas micrométricas caem muito mais rápido e mais perto do vulcão do que os modelos prevêem, porque eles são, em última análise, mais pesados ​​do que se caíssem individualmente. Isso é chamado de sedimentação prematura. "

O efeito do rafting, declarado impossível pela teoria

No Japão, a equipe da UNIGE fez uma nova descoberta importante:a observação do efeito do rafting. Usando uma câmera de alta velocidade, os vulcanologistas observaram a sedimentação das cinzas em tempo real e descobriram agregados anteriormente invisíveis chamados aglomerados de núcleo. "Eles são formados por uma grande partícula de 100-800 mícrons - o núcleo - que é coberta por muitas partículas pequenas com menos de 60 mícrons, explica Costanza Bonadonna. E essa camada externa de pequenas partículas pode atuar como um pára-quedas sobre o núcleo, retardando sua sedimentação. Este é o efeito de rafting. "

Este efeito de rafting foi teoricamente sugerido em 1993, mas finalmente declarado impossível. Hoje, sua existência é bem e verdadeiramente comprovada por observação direta e análise teórica precisa, possibilitado pela câmera de alta velocidade. "Trabalhando com Frances Beckett do UK Met Office, realizamos várias simulações que nos permitiram responder às questões levantadas pela erupção do Eyjafjallajökull e a descoberta inexplicada dessas partículas de cinzas de grandes dimensões no Reino Unido. Foi o resultado desse efeito de rafting, o que atrasou a queda desses agregados, “entusiasma Eduardo Rossi.

Agora que as cinzas se agregam, os grupos tubulares e o efeito do rafting foram estudados, é uma questão de coletar parâmetros físicos das partículas mais precisos para que um dia possam ser integrados aos modelos operacionais dos VAACs, para o qual o tamanho e a densidade desempenham um papel crucial no cálculo da concentração de cinzas na atmosfera.