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Una colada de lava es un manto de magma fluido emitido al exterior de la superficie de la Tierra por el o los puntos de emisión de un volcán durante una erupción. El magma es un fluido y como tal puede escurrirse y cambiar de forma bajo la acción de un esfuerzo tangencial de la pendiente. Las propiedades físicas más importantes que regulan su desplazamiento a través de la litósfera y el modo de desplazarse en la superficie terrestre son la viscosidad y la densidad. En el interior de la Tierra, la menor densidad del magma respecto al medio que lo rodea, provoca su ascenso hacia los niveles superiores de la litósfera.
Las coladas de lava son un fluido Bingham (no newtoniano) caracterizado por tener un comportamiento viscoplástico. Es decir, que puede comportarse como un sólido o como un fluido viscoso. El esfuerzo de cedencia de estos fluidos define su naturaleza plástica o viscosa. Es decir, para que un fluido de Bingham fluya debe alcanzarse cierto esfuerzo.
Una colada se desplaza a lo largo del terreno adyacente al punto de emisión del volcán y discurre por la línea de máxima pendiente de la superficie terrestre siempre y cuando se supere el esfuerzo de cedencia. La colada se derrama por el relieve hasta que cese la emisión o hasta que la fuerza tangencial del movimiento pendiente abajo sea menor que el esfuerzo de cedencia de la roca fundida.
El modelo físico del flujo de las coladas de lava depende de múltiples factores. Entre ellos, los principales son el ritmo de emisión, las características reológicas del magma y la topografía del relieve por el que discurre. En el comportamiento de estos flujos lávicos se observan las siguientes características:
1. Comportamiento no newtoniano del fluido
2. Pérdida de calor por conducción, radiación y convección
3. Transiciones entre diferentes tipos de flujo (pahoehoe, aa, ...)
4. Solidificación de la parte superior del flujo y formación de labios y túneles
5. Cambios en la topografía original durante el flujo
6. Bifurcaciones del flujo
En este post se usará la herramienta VORIS 2.0.1 donde se desarrolla este último modelo probabilístico. La herramienta fue creada por Alicia Felpeto en el marco de los proyectos AEGIS, EXPLORIS y MAPASCAN. El modelo utilizado para simular el flujo de lava es un modelo probabilístico que asume que la topografía juega un papel importante para determinar el camino del flujo de lava. El modelo calcula posibles caminos suponiendo dos reglas básicas: A) El flujo solo se puede propagar de una celda del raster del elevaciones a otra de sus ocho vecinas si la diferencia de altura es positiva B) La probabilidad de que el flujo pase de una celda del raster a otra es proporcional a la diferencia. La probabilidad de ser invadido una celda se calcula a partir del cálculo de varias trayectorias al azar mediante el algoritmo MonteCarlo. Si la elevación del terreno se representa en un raster de celdas cuadradas con valores de altitud (h) y si el flujo se encuentra en una celda origen (i=0) entonces la probabilidad (Pi) de que el flujo entre en una de las ocho celdas circundantes (i= 1 ,2 , ...8) es:
donde Δhi representa la diferencia de altura entre las celdas donde está el flujo y cada uno de sus vecinos. Para la estimación de la diferencia se establece una corrección de altura (HC) donde se sitúa el flujo. Este parámetro simula el efecto de la altura del flujo de lava y permite que se propague la misma por el raster de elevaciones del terreno. Por tanto, Δhi se evalúa a partir de:
A partir de estas ecuaciones es evidente que si la altura de una celda es mayor que la altura corregida de la celda donde se encuentra el flujo, la probabilidad de que el flujo se propague hacia esa celda i es cero, lo que implica que el flujo no se puede propagar contra la pendiente del relieve (hacia arriba). Se usa el algoritmo MonteCarlo para seleccionar la celda a la que se propagará el flujo. Además, es necesario tener en cuenta que la probabilidad de las ocho celdas vecinas puede ser cero, lo que genera un sumidero deteniendo el flujo porque las ocho celda circundantes al flujo son de mayor altura. En el caso de una colada de lava real, el sumidero se llenaría y el flujo continuaría su curso. Para evitar detener el flujo en una situación de este tipo el modelo evalúa las dos ecuaciones anteriores para las dieciséis celdas que rodean al flujo. Si en alguna de esas celdas el flujo es posible continuará, si no se detendrá. En este esquema el flujo podría propagarse hasta que llegue a los límites del área computacional. Para evitar esto se crea el parámetro llamado longitud máxima del flujo (Lmax) como se comentó anteriormente.
Para realizar el análisis de trayectorias de las coladas de lava se ha seleccionado la dorsal de Bilma - Abeque al Oeste de la isla de Tenerife por ser un lugar de actividad volcánica reciente.
En ella se han digitalizado los puntos de emisión existentes y se ha calculado la densidad de los mismos. En las zonas de mayor densidad se ha creado una cuadrícula para dividir el espacio en diferentes zonas muestrales. Cada cuadrado tiene un tamaño de 1500 m de lado, resultando 26 zonas muestrales. Se toman como potenciales puntos de emisión futuros los centroides de cada uno de los 26 cuadrados de la cuadrícula de mayor densidad de puntos de emisión existentes.
Una vez obtenidas las coordenadas de los 26 puntos muestrales se procede a ejecutar el modelo del flujo de lava para cada una de los puntos, obteniendo la probabilidad de zonas afectadas si hubiera una erupción con origen en cada uno de estos puntos muestrales. Los parámetros de entrada utilizados en cada punto muestral son: Longitud máxima del flujo: 100.000 m. Corrección de la altura: 2 m Iteraciones: 10.000
Erupciones potenciales en cada una de las 26 muestras obtenidas según las zonas de densidad de puntos de emisiones existentes:
Detalle erupción potencial muestra número 3
Detalle erupción potencial muestra número 8
Detalle erupción potencial muestra número 12
Detalle erupción potencial muestra número 18
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2. Simbolización por categorías (Categories): se utiliza para representar entidades que presentan un atributo específico, habitualmente un atributo cualitativo. Cada elemento de nuestro mapa presentará una trama diferente en función de ese atributo que le caracteriza. Este tipo de simbolización nos permite jugar con las categorías trabajando con simbología basada en:
