1 Monitoreo de volcanes y mapeo con ASTER en los Andes Centrales y Sur PROYECTO GEOSAT-AR SERVICIO GEOLOGICO MINERO ARGENTINO AGENCIA DE COOPERACION INTERNACIONAL DEL JAPON Taller de sensores remotos para la vigilancia de volcanes activos Instituto Gulich CONAE, 23 al 27 de noviembre de 2004, Cordoba Taller de sensores remotos para la vigilancia de volcanes activos Instituto Gulich CONAE, 23 al 27 de noviembre de 2004, Cordoba

2 Advanced Spaceborne Thermal Emission & Reflection Radiometer (ASTER) NASA & MITI, Terra Orbita polar descendente 705 Km. de altura. 10:30 AM. (Ecuador) Características del sensor 14 bandas en el rango de 0.56 a 11.3 µm. 3 subsistemas (VNIR, SWIR, TIR) Ancho de barrido de 60 Km. Resolución espacial de 15 mts. (VNIR), de 30 mts. (SWIR) y de 90 mts. (TIR).

3 Configuración del sensor ASTER VNIR - visible e infrarrojo cercano SWIR - infrarrojo de onda corta TIR - infrarrojo termal Estereoscopía – pares estereoscópicos sobre la órbita Visada lateral -–8,55º / +8,55º en SWIR y TIR –24º / +24º en VNIR VNIR SWIR TIR

4 Características ASTER Alta resolución espacial VNIR bandas 15m SWIR bandas 30m TIR bandas 90m Amplio rango espectral 3 bandas en VNIR (0.52 – 0.86 μm) 6 bandas en SWIR (1.6 – 2.43 μm) 5 bandas en TIR (8.125 – 11.65 μm)

5 ASTER PLAN DE MONITOREO VOLCANICO GLOBAL Clase A: Muchas erupciones en los últimos 10 años Observados cada 48 días en forma diurna y cada 32 días en forma nocturna Clase B: Múltiples erupciones en los últimos 100 años Observados cada 3 meses en forma diurna y nocturna Clase C: con erupciones mas antiguas que 100años Observados cada 6 meses en forma diurna y nocturna

6 LASCAR (clase A) 23° 21´ LS, 67° 43´ LO TUPUNGATITO (clase B) 33° 24’ LS, 69°48’LO SAN JOSE (clase B) 33° 47’ LS, 69°54’LO PETEROA (clase B) 35° 14’ 24” LS, 70° 34’ 12” COPAHUE (clase A) 37° 50´ LS, 71° 10´ LO

7 Generalidades de ASTER para el monitoreo volcánico El subsistema VNIR (3 bandas en el visible e infrarrojo cercano, 15m) permite la visión estéreo, bandas 3N y 3B, con las que puede estimarse la velocidad de desplazamiento y cálculo de altura de las plumas volcánicas y generación de modelos digitales de elevaciones. El subsistema SWIR (6 bandas en el infrarrojo de onda corta, 30m) permite la observación de áreas con alta temperatura como flujos de lava y fumarolas debido a la posibilidad de seteo de un bajo valor de ganancia “Low Gain 2”. El subsistema TIR (5 bandas en el infrarrojo termal, 90m) es utilizado principalmente para discriminación de rocas y observación de temperatura de superficie de más de 300°K. Sin embargo las altas temperaturas de productos volcánicos pueden saturar los detectores del sensor, por eso para altas temperaturas de lavas y fumarolas es utilizado el subsistema SWIR. El cálculo de contenido de SO 2 se realiza con las bandas del térmico debido a que presenta un espectro de absorción característico en estas bandas

8 TIRSWIR 6 bandas y cubre temperaturas de hasta 460°C 5 bandas y cubre temperaturas de hasta 100°C

9 Datos ASTER IMAGENES ASTER Diurnas -Nivel 1A ( ERSDAC) Imagen orto-rectificada, Radiancia al sensor ASTER DEM data generation software ORTHO GEOCODED generation software Corrección atmosférica (TIR) Temperature and Emissivity Separation Algorithm (TES) IMAGENES ASTER Nocturnas SWIR Y TIR Nivel 1B (ERSDAC) IMÁGENES DE TEMPERATURA de brillo ó brigthness temperature SWIR - IDEA software temperatura absoluta TIR IMÁGENES DE TEMPERATURAS ABSOLUTAS (TIR) IMÁGENES DE EMISIVIDAD (TIR)

10 TEMPERATURA DE BRILLO Y ABSOLUTA La Radiancia detectada por el sensor es el producto de la emisividad de la superficie (ε λ ) la temperatura de la superficie (T) la tramitancia atmosférica (τ λ ) la función de Planck B Radiancia a sensor R λ = τ λ ε λ B (λ,T) / π + R atm, λ (1) El Software TES realiza la correción atmosférica a las bandas del infrarrojo térmico y aplicando la ecuación (1) obtiene EMISIVIDAD y TEMPERATURA ABSOLUTA. En el caso de no realizarse la corrección atmosférica se asumen los valores de emisividad y transmitancia y se obtiene TEMPERATURA DE BRILLO que depende de la longitud de onda.

11 Vn. TUPUNGATITO 33° 24’ LS, 69°48’LO 5.640m Vn. SAN JOSE 33° 47’ LS, 69°54’LO Mendoza, Argentina 5.880m Subescena TIR L1B nocturna Temperatura de brillo RGB : 14, 12, 10 10-10-2002 Vn.Tupungatito Vn. San Jose

12 El volcán Tupungatito corresponde a una caldera volcánica compuesta, del Pleistoceno - Reciente. En el sector noroeste presenta un nido de 8 cráteres activos, en los cuales se centró la actividad histórica. Desde 1829 tuvo 19 erupciones de pequeña magnitud. Los flujos de lavas y tefra son principalmente andesíticos. La última erupción de material piroclástico fue en 1980 y en 1987 se produjo actividad sísmica y fumarólica. Dentro de la caldera se desarrolló un extensa cubierta de hielo que descargan hacia el oeste, lo que constituye un gran peligro, aún en el caso de pequeñas erupciones. Vn. TUPUNGATITO 33° 24’ LS, 69°48’LO

13 Vn. TUPUNGATITO 33° 24’ LS, 69°48’LO (5640 m) Actividad sísmica y fumarólica 28/30-1-87 (Tomado de González Ferrán, 1995)

14 Tupungatito Imagen temperatura absoluta 2-Feb-2004 A A’ A

15 Volcán COPAHUE - Neuquén July 2000 eruption 2000

16 El Complejo efusivo Copahue – Caviahue es uno de los 8 complejos efusivos del Arco volcánico del Copahue. El volcán Copahue se ubica en el centro oeste de Neuquén, a los 37°51’15” LS y 71°09’45’’LO. Tiene un cono central con varios cráteres construídos dentro de una gran caldera. Los últimos episodios volcánicos tanto del 92, 93, 94, 95 como los de julio del 2000, corresponden a aportes fumarólicos, piroclastos, pequeños lahares y explosiones freáticas Complejo efusivo Copahue - Caviahue RGB : 3, 2, 1

17 Subescena imagen nocturna L1B Volcán COPAHUE RGB 14, 12, 10 Lagos ~7-13°C B13 Imágenes nocturnas Imágenes diurnas

18 Tomado de `Geología del Complejo volcánico Planchón- Peteroa´ Naranjo et al. 1999 Cráteres de explosión de 1991 El Planchón – Peteroa – Azufre Es un complejo volcánico, situado en la Cordillera Principal en Mendoza. El Peteroa se estructuró en la depresión caldérica entre los volcanes Planchón y Azufre. Está formado por material piroclástico principalmente, de composición andesítica. Existen varios conductos eruptivos que variaron su ubicación y concentraron la actividad histórica y reciente. La actividad en las últimas décadas consiste en actividad fumarólica con vapores sulfurosos en torno al lago del cráter. El último evento eruptivo se produjo en el lago cráter con generación de tefra y lahares. VOLCAN PETEROA 35° 14’ 24” LS, 70° 34’ 12” Mendoza - ARGENTINA

19 Volcán Peteroa – Mendoza Day time image 23-2-2004 RGB : 321

20 5-3-2004 9-2-2004 8-1-2004 X Temperature profileY Temperature profile 24.57°C 15.39°C 21.26°C 25.37°C 23.52°C 13.8°C 27.10°C 15.67°C 31.62°C Pixel 90m Remuestreo 10m Eventos sísmicos desde diciembre del 2003 hasta marzo del 2004

21 Vn. LASCAR - CHILE 23° 21´ LS, 67° 43´ LO Láscar volcano, located in the north of Chile near Argentina border, has an intermittent activity that consists of the growing and destruction of an andesitic lava dome. The latest eruptive cycle began in 1986, and the plinian main eruptions occur in intervals of 2-3 years increasing the eruptive magnitude. The ashes produced serious danger when they were dispersed by winds. In 1993 the ashes reached Buenos Aires and the south of Brazil.

22 subset 19-nov-2000 ASTER SWIR – VNIR RGB : 431 LASCAR volcano (23°21´LS, 67°43´LO) Vn. Láscar Vn. Aguas Calientes subset 9-nov-2002 ASTER SWIR RGB : 459

23 LASCAR volcano (23°21´LS, 67°43´LO) SWIR Brightness temperature – night time images – (2000-2004) Pixel size = 30 m may 01 oct 02 set 04jan 04

24 LASCAR volcano (23°21´LS, 67°43´LO) SWIR Brightness temperature night time images 275 – 300 °C 301 – 325 °C 326 – 350 °C 351 – 375 °C 376 – 400 °C 401 – 425 °C 5-oct-2002 A:18.900m 2 Máx: 425°C 11-jun-2003 A:10.800m 2 Máx: 361°C 24-sep-2004 A:12.600m2 Máx: 393°C Pixel size = 30 m

25 ERUPTION 7-20-2000 LASCAR volcano (23°21´LS, 67°43´LO) TIR Brightness temperature (2000 – 2002) Pixel size = 90 m

26

27 Volcán LASCAR (23°21´LS, 67°43´LO)

28 SO 2 plume SO 2 Index = B11 / (B10 + B12) (Urai 2000)

29 SO 2 monitoring 9 - apr - 2000 2- oct- 2000 0.430.52 19 - nov - 2000 9- nov- 2002 2- apr- 2003 11- apr- 2004 01- aug- 2004 SO 2 Index = B11 / (B10 + B12)

30 Lithological mapping Lascar Pleistocene-Holocene andesite Old lavas andes-dacite Aguas Calientes andesite Chiliques Pleist.-Holoc. andesite Atana ign. Pliocene dacite Corona Upper Miocene -Pliocene dacite Tumiza dacite- andesite (block and ash flow)

31 subset 19-nov-2000 ASTER SWIR – VNIR RGB : 431 LASCAR volcano (23°21´LS, 67°43´LO) subset 9-nov-2002 ASTER SWIR RGB : 459 Corona dome Vn. Aguas Calientes Vn. Láscar Láscar Aguas Calientes Corona dome 1993 pyroc. flow Atana ignimbrite

32 Firmas espectrales de silicatos y su relación con las bandas TIR de ASTER Tectosilicate Phyllosilicate Inosilicate Nesosilicate

33 ASTER TIR : INFRARROJO TERMICO 10 11 12 13 14 BANDAS DE ASTER EMISIVIDADEMISIVIDAD a) CARBONATOS b) CUARCITAS c) GRANITOS d) CUARZODIORITA e) GABRO f) PERIDOTITA

34 Spectral measurements

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37 TIR band ratios 12/11, 12/13, 12 Ash and flow 93 Lascar Pleistocene-Holocene andesite Tumiza dacite- andesite (block and ash flow) Atana ign. Pliocene dacite Chiliques Pleist.-Holoc. andesite

38 Silica content (MMAJ, 2000) 57.11-286.88*log ((e10+e11+e12)/3/e13) Co. Corona dacite Old andesitic lavas Chiliques andesite Atana ignimbrite

39 Chemical analysis

40 Resultados Monitoreo de temperaturas del volcán Láscar: periodicidad variable (mensual a bimestral) – ligera tendencia de incremento de temperaturas Monitoreo de anomalía de SO2 del Láscar Incremento en el tamaño de anomalía Tupungatito: comportamiento levemente oscilante (20°C) Peteroa y Copahue: limitado a la periodicidad de toma trimestral o mayor, temperatura en descenso Peteroa y Copahue: limitado a la periodicidad de toma trimestral o mayor, temperatura en descenso Mapeo de litologias utilizando el subsistema TIR