Imágenes de la NASA ayudan a investigar cómo las erupciones volcánicas afectan el océano

Las erupciones volcánicas no solo afectan la atmósfera y la superficie terrestre, sino también los sistemas marinos, pero entender de qué manera es algo que todavía nos evade. Esto han comenzado a investigar los científicos interesados en comprender mejor la producción primaria marina y el secuestro de carbono de nuestra atmósfera a zonas profundas del océano. Ambos procesos son fundamentales en la regulación del clima.

En abril del 2021, hizo erupción La Soufrière, un estratovolcán en la isla caribeña de San Vicente cuyo nombre significa “salida de azufre”. Este evento explosivo -el primero desde 1979- eyectó cenizas y gas sobre las islas de San Vicente, Las Granadinas y Barbados. La actividad sísmica y las erupciones de piroclasto [A1] [A2] (material sólido expulsado durante una erupción volcánica) se extendieron durante días, requiriendo la evacuación de 20.000 habitantes, restringiendo el tráfico aéreo alrededor de la zona impactada por la erupción, y ocasionando un daño devastador a la infraestructura y economía de San Vicente.

Los primeros análisis de la erupción la catalogaron como la más importante de la región en la era del registro satelital. El alcance de sus consecuencias a mediano y largo plazo es algo que los científicos continuarán evaluando porque, además de afectar las atmósfera y la superficie terrestre, las erupciones volcánicas también impactan los sistemas marinos y procesos fundamentales en la regulación del clima de maneras que la NASA está interesada en investigar.

“Las observaciones tomadas por la NASA pueden identificar precursores a erupciones inminentes, como deformación de superficies, puntos calientes, y desgasificación asociada con el ascenso de magma,” dijo Benjamin Philips, coordinador del programa de Geología en la sede de NASA en Washington, DC. “Aunque es posible rastrear la progresión de flujos de lava y emisiones de gas y cenizas, la conexión entre las erupciones y los impactos sobre la calidad del aire, y los sistemas terrestres y marinos todavía es un área de investigación activa”, agregó.

La producción primaria marina es un componente clave del ciclo global del carbono. El fitoplancton, grupo de microorganismos que constituyen la base de la cadena trófica en el océano, es responsable de aproximadamente la mitad de la fotosíntesis en la Tierra, proceso que captura carbono de la atmósfera. El zooplancton, pequeños animales que consumen fitoplancton, transporta el carbono fijado por dieta hacia las grandes profundidades del océano, donde es secuestrado a largo plazo.

Hoy en día se sabe que los nutrientes necesarios para sostener la producción primaria en los océanos no provienen solo de los flujos e intercambios entre las corrientes oceánicas; las contribuciones de la superficie terrestre que ingresan al océano a través de los ríos son importantes también, así como los aportes provenientes de las deposiciones atmosféricas del polvo de zonas desérticas, como el Sahara y Gobi. Recientemente, se ha sugerido que las deposiciones volcánicas podrían proporcionar nutrientes que estimulen una respuesta biogeoquímica de los océanos.

En su fase explosiva, la erupción en La Soufrière significó una expulsión sostenida de cenizas y aerosoles de sulfato a la atmósfera que se extendió por semanas. Aunque los vientos transportaron la pluma de cenizas de La Soufrière a grandes distancias, las nubes de roca pulverizada y otros fragmentos pequeños se precipitaron sobre la isla y el océano Atlántico. Tras la erupción, muchos países del Caribe reportaron problemas o imposibilidad de continuar con su actividad pesquera debido al volumen de contaminación en el mar. “Seguido al curso de la erupción explosiva que llevó a la dispersión generalizada de cenizas a la atmósfera, el colapso de estas nubes volcánicas también generó flujos piroclásticos, sobre todo en el lado occidental del volcán, que con el tiempo llegaron al mar proporcionando una descarga grande y directa de materiales al océano”, explicó Jean-Paul Vernier, coordinador del Programa de Desastres de la NASA.

En estas imágenes captadas con el instrumento MODIS a bordo del satélite Terra, el agua descolorida que se observa en la imagen del 16 de abril señala una capa de ceniza volcánica que parece dispersarse desde San Vicente hacia el oeste. La materia volcánica depositada sobre el mar podría ser el resultado de descargas de flujo piroclástico provenientes de la costa, de la precipitación directa desde la nube de cenizas que se desplazaba por aire, o muy probablemente por una combinación de ambas.

Varios estudios han sugerido que tras la actividad volcánica hay una respuesta positiva en la actividad biológica marina. Las floraciones de bacterias y fitoplancton responden al aumento en las concentraciones solubles de hierro, nitrógeno y fosfatos derivadas de las partículas volcánicas. Más aún, el aumento del crecimiento de fitoplancton incrementa la abundancia de plancton y, dependiendo de la relación entre el aporte de nuevos nutrientes, puede además alterar la estructura de la comunidad. Todo esto puede impactar el ciclo del carbono a escala regional.

Estudios previos sugieren que aumentos de la producción primaria a raíz de erupciones volcánicas han sido causados principalmente por una mejora en la fijación de nitrógeno gracias al hierro, un nutriente limitante para el crecimiento del fitoplancton.

“Tras los eventos explosivos de La Soufrière, es plausible que se den estas floraciones en el Caribe. Quizás las mismas partículas ricas en hierro podrían estimular por igual el crecimiento de Sargassum (macroalgas), pero no lo sabemos con exactitud”, explicó Chuanmin Hu, oceanógrafo adscrito al Colegio de Ciencias Marinas de la Universidad del Sur de la Florida y quien ha estado estudiando el Sargassum bajo financiamiento de la NASA por mas de una década “Si ese fuese el caso sería algo muy negativo, porque en muchas zonas del Caribe las industrias turística y pesquera se ven afectadas por el crecimiento excesivo de este pasto marino”, comentó. Desde el 2011, se ha observado un incremento significativo de Sargassum en el Caribe, posiblemente vinculado a cambios en las propiedades biogeoquímicas del mar. El Sargassum ha presentado un gran problema para los países caribeños afectados, ya que impacta de manera significativa actividades económicas como el turismo.

Es bien conocido por eventos en otras localidades que los efectos de estas contribuciones atmosféricas provenientes de erupciones afectan por más tiempo el océano que la atmósfera, y aunque se ha establecido que las emisiones de dióxido de azufre a la atmósfera por parte de la erupción de La Soufrière no fueron tan significativas comparadas con otras erupciones volcánicas, aún faltan por cuantificar y evaluar los efectos que las descargas de cenizas, y especialmente de hierro, tendrán en el Caribe. “Documentar el crecimiento real de fitoplancton o de Sargassum desde satélites no es una tarea fácil. Identificar sus causas es aún más difícil. Ambos requieren de un esfuerzo sustancial, pero importante”, afirmó Hu.

Las erupciones volcánicas son fenómenos naturales que afectan a los ecosistemas y el clima local, regional y global. Las nubes de sulfatos volcánicos que llegan a la estratósfera pueden comenzar a ejercer una influencia de enfriamiento sobre las temperaturas globales y han sido objeto de gran debate científico sobre su posible efecto de mitigación en las emisiones antropogénicas de carbono a la atmósfera. Entender las erupciones volcánicas en el marco del cambio climático nos permite discernir mejor cuáles eventos pueden influenciar el clima. “Nuestro clima puede ser impactado por forzamientos externos o internos”, explica Galen McKinley, profesora de la Universidad de Columbia en Nueva York, quien durante las últimas dos décadas ha estudiado los factores que influencian el cambio climático con el apoyo de la NASA. “Erupciones volcánicas como la del Pinatubo causaron grandes cambios a nuestro clima”, dijo McKinley.

El alcance de las consecuencias de la reciente erupción en La Soufrière a mediano y largo plazos es algo que los científicos continuarán evaluando, pues ofrece una oportunidad única para estudiar las dinámicas oceánicas tras la inyección de partículas volcánicas y nutrientes limitantes en esa región, así como su posible impacto climático.

Por Jennifer Herrera