Análisis de la contribución de las erupciones volcánicas (Cumbre Vieja, 2021) al balance de gases en la atmósfera mediante medidas registradas por Sentinel- 5P

Abstract

Los estudios de cambio global revelan como el clima del planeta se está transformando rápidamente como consecuencia del impulso humano. No obstante, procesos naturales, como las erupciones volcánicas, pueden alterar este cambio, por lo que resulta de gran interés científico analizar su contribución al balance de gases en la atmosfera. Los satélites de observación terrestre ofrecen enormes posibilidades de recoger datos de gases atmosféricos y monitorear su evolución. Un ejemplo es el sensor TROPOMI, que va a bordo del satélite Sentinel-5P del programa Copérnico. En este trabajo se han obtenido, procesado y analizado medidas de gases y aerosoles emitidos a la atmosfera durante la erupción del volcán cumbre Vieja del año 2021, empleando TROPOMI. La metodología seguida en este trabajo emplea dos ventanas de observación: una mensual y otra diaria. En cualquiera de ellas se comparan las observaciones de gases y aerosoles registradas en el año de la erupción (2021) con las del año precedente (2020), con el fin de identificar el patrón de cambio de la anomalía registrada. Los gases y aerosoles observados son: SO2, CO, NO2, O3 y aerosoles (partículas de tamaño PM10), que generan efecto invernadero directo (O3) e indirecto (CO, NO2), pero también de efecto invernadero contrario (S02 y aerosoles). Durante la erupción, el SO2 es el contaminante que más se ha emitido a la atmosfera, hasta 0,2 mol/m2; a continuación, el CO (con máximos de hasta 0,05 mol/m2); los datos de NO2 no permiten establecer diferencias significativas; en cambio los de O3 suponen una contribución relevante (0,15 mol/m2); por ´último, los aerosoles se han incrementado significativamente hasta más de un 86 %. Cualquiera de los gases y aerosoles estudiados presentan una vida en la atmosfera limitada (de un par de meses), pero predominan los de efecto contrario al invernadero sobre los de efecto invernadero y dentro de estos últimos, se emiten en proporciones similares tanto los de efecto directo como indirecto. La principal conclusión de este trabajo es que los datos registrados por el sensor TROPOMI permiten analizar el balance de gases emitidos en una erupción volcánica como la ocasionada por la actividad del volcán Cumbre Vieja de 2021. Asimismo, aportan herramientas ´útiles para estimar la contribución volcánica al balance total de gases, y la importancia de los procesos volcánicos al calentamiento global.

The studies of global change reveal how the climate of the planet is being rapidly transformed as a consequence of human activity. Nevertheless, natural processes, as volcanic eruptions, can alter this change. Because of that, it is of great scientific interest to study its contribution to the gas balance in the atmosphere. Earth observation satellites offer a great variety of possibilities to obtain data of atmospheric gasses and to monitor its evolution. One example is the sensor TROPOMI, which travels abroad the satellite Sentinel-5P of the Copernicus program. In this work it has been obtained, processed and analysed gas measurements, as well as aerosol’s ones, all of them emitted during the eruption of Cumbre Vieja volcano (year 2021) using TROPOMI. The metodology followed has used two viewing windows: one monthly and another daily. In both of them it has been compared the observations of gasses and aerosols registered at the year of the eruption (2021) and the previous one (2020), with the aim of identify the model of change of the anomaly detected. The gasses and aerosols observed are: SO2, CO, NO2, O3 and aerosols (particles of size PM10), which generate direct greenhouse effect (O3) or indirect (CO, NO2), but also the contrary effect (SO2 and aerosols). During the eruption, SO2 has been the most emitted contaminant to the atmosphere, with values of 0,2 mol/m2, then the CO (with maximum of 0,05 mol/m2); the NO2 data does not allow to establish significant differences, instead, aerosols have been increased up to increments of 86 %. All of the gasses and the aerosols studied show a limited atmospheric lifetime of more or less than two months, but the gasses of contrary effect to the greenhouse have been predominant. Between the direct greenhouse effect or indirect, the proportions have been similar. The principal conclusion of this project is that the data registered with the sensor TROPOMI allows to analyse the balance of the emitted gasses in a volcanic eruption, such as the one caused by the Cumbre Vieja volcano in 2021. What is more, they provide useful tools for estimate the contribution of volcanic eruptions to the total gas balance, as well as the importance of volcanic processes to the global warming.