“Impact of the 2021 La Palma volcanic eruption on air quality: Insights from a multidisciplinary approach” artículo publicado en Science of the Total Environment

La revista Science of the Total Environment ha publicado el estudio titulado: “Impact of the 2021 La Palma volcanic eruption on air quality: Insights from a multidisciplinary approach”.

La erupción volcánica de La Palma en 2021 fue la primera erupción subaérea en un período de 50 años en las Islas Canarias (España), emitiendo ~1,84 Tg de dióxido de azufre (SO₂) a la troposfera durante casi 3 meses (19 de septiembre a 13 de diciembre de 2021), superando el total de SO₂ antropogénico emitido por los 27 países de la Unión Europea en 2019 (~1,66 Tg). En este artículo presentamos una evaluación completa del impacto de la erupción volcánica de 2021 sobre la calidad del aire (concentraciones de SO₂, PM₁₀ y PM_2.5) utilizando un enfoque multidisciplinar, combinando mediciones in situ y por satélite con información meteorológica y de aerosoles, de la estructura vertical de la atmósfera (Figura 1).

Figura 1.Ubicacion del estudio. a)  Dióxido de Azufre (SO₂) en columna, del satélite de Copernicus Sentinel-5P Tropospheric Monitoring Instrument (TROPOMI) el 1 de noviembre de 2021 indicando La Palma. b) Imagen del 1 de noviembre de 2021 obtenida por el sensor Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) a bordo del satélite Terra que muestra las Islas Canarias occidentales. La ubicación de la erupción volcánica está marcada con una estrella roja. La ubicación del Observatorio de Izaña (IZO), el Observatorio de Santa Cruz (SCO) y la estación de El Río están marcados con estrellas amarillas. c) La Palma, indicando la ubicación de la erupción volcánica (círculo azul), la posición de la lava del 17/12/2021 marcado en rojo oscuro, las estaciones de medición de la calidad del aire, (1) El Paso, (2) Los Llanos de Aridane, (3) Tazacorte, y (4) la estación meteorológica de AEMET. Además, también se muestran las estaciones de medición permanente de la Red de Control y Vigilancia de la Calidad del Aire en el lado este de La Palma, (5) San Antonio, (6) La Grama, (7) El Pilar y (8) Las Balsas. Créditos: a) Copernicus Sentinel-5P TROPOMI (https://maps.s5p-pal.com/so2/), b) Reconocemos el uso de imágenes proporcionadas por los servicios de Global Imagery Browse Services (GIBS) de la NASA. Sistema de Información y Datos del Sistema de Observación de la Tierra de la NASA y c) Instituto Geográfico Nacional (IGN) (https://ign-esp.maps.arcgis.com/).

Se observaron altas concentraciones de SO₂, PM₁₀ y PM_2,5 en La Palma (promedio horario de SO₂ de hasta ~2600 μg m^-3) y también esporádicamente a ~140 km de distancia, en el Observatorio de Izaña en Tenerife (promedio horario de SO₂ > 7700 μg m^-3) en la troposfera libre (Figura 2), superando en varios órdenes de magnitud las bajas concentraciones de SO₂ normalmente observadas.

Figura 2. Concentraciones de SO₂ en tres estaciones de medida en La Palma: a) El Paso, b) Los Llanos y c) Tazacorte y d) Observatorio de Izaña, estacíon de troposfera libre en Tenerife (15/9/2021-15/3/2022). El eje izquierdo indica las concentraciones promedios horarios y el derecho las concentraciones promedios diarios (24-h). Las líneas negras horizontales y discontinuas muestran los umbrales de calidad del aire horario (350 μg m^-3) y diario (media de 24-h) (125 μg m^-3) de la Comisión Europea (CE), respectivamente. La línea discontinua azul muestra la directriz de calidad del aire SO₂ media de 24-h de 2021 de la OMS (40 μg m^-3). La zona sombreada marca el periodo de erupción volcánica (19/9/2021-13/12/2021).

Las Islas Canarias están situadas en la región subtropical del Atlántico Norte oriental, y esta región tiene algunas características específicas que afectaron a los impactos sobre la calidad del aire de la erupción volcánica de La Palma, incluyendo por ejemplo la fuerte estratificación vertical en la baja troposfera. Además, esta región se encuentra en la ruta de transporte del polvo mineral que se origina en las regiones del Sahel-Sahara, hacia el Atlántico Norte. Tanto los aerosoles volcánicos como los aerosoles del desierto impactaron en la baja troposfera en un rango de altura similar (~ 0 – 6 km) durante la erupción, proporcionando una oportunidad para estudiar el efecto combinado de ambos fenómenos naturales.

El impacto de la erupción volcánica de 2021 sobre las concentraciones de SO₂ y PM estuvo influenciado por la gran magnitud de las emisiones volcánicas, por la altura a la que se liberaron los gases y aerosoles volcánicos y también por la fuerte estratificación vertical de la atmósfera en esta región y su dinámica estacional. Como consecuencia de estos factores moduladores, las concentraciones de SO₂ en La Palma aumentaron durante la erupción (Fig. 3a), mostrando una tendencia inversa a las emisiones volcánicas de SO₂, que disminuyeron durante la erupción (Fig. 3b).

Figura 3. Evolución temporal durante la erupción volcánica de La Palma (19/9/2021-13/12/2021) de a) Concentraciones diarias (promedias de 24-h) de SO₂ en La Palma, b) Emisiones volcánicas diarias de SO₂ (kt) estimadas por TROPOMI (crédito: ESA, MOUNTS), c) Altura máxima de la columna eruptiva volcánica y altura base de la “Trade Wind Inversion” (TWI) (m a. s.l.). d) Concentraciones diarias (promedias de 24-h) de PM₁₀ y PM_2.5 en Los Llanos. e) Deposición de tefra (mg m^-2 s^-1) registrada esporádicamente en varios puntos del Valle de Aridane y de forma continua en el punto de medida de Tazacorte (24/10/2021-14/12/2021) (con la escala logarítmica en el eje Y) y f) Relación de masas SO₂/PM_2.5. La línea vertical discontinua marca la fecha (7/11/2021) y separa la erupción volcánica en dos fases (I y II).

Los resultados de este estudio son relevantes para la preparación ante futuras erupciones volcánicas en la región subtropical y para todas las zonas internacionales con riesgo de erupciones volcánicas; un enfoque multidisciplinar es clave para comprender los procesos por los que las erupciones volcánicas afectan a la calidad del aire y para mitigar y minimizar los impactos sobre la población.

Este trabajo ha sido realizado por un equipo científico del Centro de Investigaciones Atmosféricas de Izaña (AEMET) en colaboración con la Delegación Territorial de AEMET en Canarias y muchas otras organizaciones nacionales e internacionales incluyendo: la Consejería de Transición Ecológica, Lucha contra el Cambio Climático y Planificación Territorial (Gobierno de Canarias); Palas GmbH (Alemania); TRAGSATEC; Sieltec Canarias; el Instituto de Productos Naturales y Agrobiología (IPNA-CSIC), la Universidad de La Laguna; la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) y el Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA).

Para más detalles sobre este trabajo, por favor consulte el artículo:

Milford, C.; Torres, C, Vilches, J.; Gossman, A.K; Weis, F.; Suárez-Molina, D.; García, O.E.; Prats, N.; Barreto, Á.; García, R.D.; Bustos, J.J.; Marrero, C. L.; Ramos, R.; Chinea, N.; Boulesteix, T.; Taquet, N.; Rodríguez, S.; López-Darias, J.; Sicard, M.; Córdoba-Jabonero, C.; Cuevas, E. Impact of the 2021 La Palma volcanic eruption on air quality: Insights from a multidisciplinary approach, Science of The Total Environment, Volume 869, 2023, 161652, ISSN 0048-9697, https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.161652.

El artículo se puede descargar aquí: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.161652