TFGravímetros

 

 

El Proyecto “DESARROLLO DE UNA RED DE GRAVÍMETROS SUPERCONDUCTORES EN TENERIFE”, se enmarca dentro del Marco Estratégico de Desarrollo Insular (MEDI) 2016-2025, y está co-financiado por el Programa Tenerife Innova 2016-2021 que coordina el Área Tenerife 2030 del Cabildo Insular de Tenerife y por el Fondo de Desarrollo de Canarias (FDCAN).

En los últimos años se ha incrementado la utilización de los gravímetros superconductores para la monitorización volcánica, así como para para otras aplicaciones científicas e industriales. El principio del funcionamiento de estos equipos está basado en la levitación magnética de una esfera por efecto de una corriente eléctrica fluyendo a lo largo de una bobina superconductora, y enfriada hasta una temperatura de 4ºK a través de un sistema de refrigeración basado en helio licuado. Esta tecnología permite lograr una estabilidad temporal en las medidas de un orden de magnitud superior a la que se puede obtener con los tradicionales gravímetros.

Las características técnicas que posee este tipo de equipo son:

  • Precisión de al menos 0.1 microGal.

  • Deriva máxima de 0.5 microGal/mes.

  • Sistema de temporización GPS.

  • Sistema de refrigeración basado en helio licuado sin pérdida.

  • Sensor para la medición de la presión atmosférica.

  • Cámara de aislamiento térmico.

  • Posibilidad de conexión a través del protocolo TCP/IP para supervisión del sistema.

  • Sistema automático de alerta por e-mail en caso de avería en el sistema de refrigeración.

  • Software para el procesamiento de los datos.

El único requerimiento para la instalación de este equipamiento es la presencia de una alimentación eléctrica estable, una temperatura máxima de 35ºC y la disponibilidad de una conexión a internet. Siendo el objetivo principal de esta instrumentación la monitorización volcánica, su emplazamiento tendrá que estar lo más cerca posible a las áreas volcánicamente activas de la isla de Tenerife. Por ejemplo, en los alrededores del pico del Teide hay varios sitios que cumplen dichos requerimientos, entre otros el observatorio astronómico de Izaña y el centro de visitantes del Parque Nacional del Teide. La localización precisa se establecerá según el resultado de simulaciones numéricas, las exigencias y las posibilidades logísticas; teniendo en cuenta que todo el equipamiento se puede desplazar fácilmente de un sitio a otro si fuese necesario.

La implementación de una Red de Gravímetros Superconductores (RGS) en Tenerife conllevaría un fuerte impacto científico para la monitorización volcánica, así como para la investigación de los recursos hídricos. El valor añadido de la implementación de esta red sería el beneficio tanto para INVOLCAN como para otras entidades en Tenerife implicadas en la gestión de los recursos de las islas.

A continuación se detalla el impacto científico-tecnológico, con respecto a las dos líneas de investigación relacionadas con este proyecto.

Monitorización volcánica

El riesgo volcánico en Tenerife sigue incrementandose por efecto del continuo aumento de la densidad de población y de los flujos turísticos (Burns et al., 2018). Siendo Canarias la única región volcánicamente activa de España, el desarrollo de actividades dirigidas a la reducción del riesgo volcánico ocupa aquí una importancia fundamental. Sin duda, una de las acciones más eficaces para la reducción del riesgo volcánico es el desarrollo de un sistema avanzado de monitorización volcánica y, sobre todo, las actividades de I+D que puedan adelantar lo más posible una alerta ante una posible erupción volcánica.

La utilización de la microgravimetría en el campo de la monitorización volcánica es una herramienta poderosa para entender los procesos de ascenso del magma que precede las erupciones volcánicas (Rymer, 1994); así como, las dinámicas de los sistemas hidrotermales (Gottsmann et al., 2007).

Desde su primera utilización, los gravímetros superconductores (Goodkind and Warburton, 1975) han demostrado una precisión y una estabilidad en las medidas que, hasta ahora, ninguna otra tecnología ha podido lograr (Warburton et al., 2010, Riccardi et al., 2011). Por esta razón, la utilización de los gravímetros superconductores ha permitido abrir nuevos horizontes en el estudio de los volcanes activos (Carbone et al., 2017). La sensibilidad de esta instrumentación permite detectar el movimiento de magma hasta profundidades de la corteza inferior, haciendo posible lanzar una alerta mucho más temprana que la de otras técnicas geofísicas y geoquímicas; siendo incluso más temprana, con respecto a otros gravímetros diferentes. Por ejemplo, la intrusión de una pequeña cantidad de magma (0.05 km3) se podría detectar a una profundidad de más de 20 km por un gravímetro superconductor y sólo a unos 4 km por uno de tipo tradicional.

En sistemas volcánicamente activos, las variaciones del campo gravitatorio pueden también estar relacionadas con perturbaciones en el sistema hidrotermal causadas por la inyección de gases de origen magmático en el mismo. Por ejemplo, Gottsmann et al. (2006) probaron que, utilizando los datos de 4 campañas de microgravedad entre mayo de 2004 y julio de 2005, se produjo una migración de fluidos hidrotermales hacia el pico del Teide, seguramente causada por una posible intrusión magmática en profundidad. Después de este estudio se descubrió que, en el mismo periodo, hubo también un pequeño levantamiento del suelo en el área del Teide (Fernández et al, 2009).

La interpretación de los datos de microgravedad, junto con otros parámetros geofísicos y geoquímicos, permite un mejor conocimiento del fenómeno volcánico. Sin duda, la creación de una RGS en Tenerife podría impulsar las actividades de I+D en el campo de la monitorización volcánica y, en general, el estudio de la dinámica de los sistemas volcánicos activos.

Monitorización y estimación de los recursos hídricos

Otro tema de interés sería el estudio de los recursos hídricos subterráneos (Jacobs et al., 2010). Los acuíferos de islas volcánicas tienen peculiaridades hidrogeológicas que hacen que estos recursos sean más vulnerables que en otros contextos geológicos (Custodio et al., 2016). Además, el constante incremento de la población de las islas y del flujo turístico está produciendo un agotamiento de los recursos hídricos (Aguilera-Klink et al., 2000). Por esta razón, la monitorización de las variaciones del nivel freático, para estimar la tasa de decrecimiento de la superficie freática, es extremadamente importante para la planificación de acciones dirigidas a la protección de estos recursos, de importancia vital para la sociedad en Tenerife.

Asimismo, los gravímetros superconductores se utilizarán como herramienta no invasiva para medir las variaciones del nivel freático (Maliva & Missimer, 2012).

Aunque el beneficiario principal de la RSC es el Instituto Volcanológico de Canarias (INVOLCAN), el desarrollo de este proyecto será igualmente beneficioso para otras entidades de la Isla de Tenerife:

  • El INVOLCAN con frecuencia acoge estudiantes de grado y post-grado para que realicen sus actividades de prácticas, trabajo de fin de grado y máster sobre actividades de I+D+i desarrolladas en el INVOLCAN. De hecho, por razones geográficas obvias, muchos estudiantes provienen de la Universidad de La Laguna (ULL). En consecuencia, el desarrollo de actividades de I+D+i relacionadas con la utilización de la RGS en Tenerife y con el análisis de los datos adquiridos por ella sería, a su vez, un impulso para la formación científica de dichos estudiantes.

  • El desarrollo de una RGS en Tenerife, sin duda, resultaría beneficioso para las actividades del PEVOLCA (Plan Especial de Protección Civil y Atención de Emergencias por riesgo volcánico en la Comunidad Autónoma de Canarias), cuyas funciones están definidas en el DECRETO 73/2010, de la Consejería de Presidencia, Justicia y Seguridad del Gobierno de Canarias: “establecer la organización y procedimientos de actuación de los recursos y servicios públicos y privados para hacer frente a las emergencias por riesgo volcánico”. La posibilidad de una alerta temprana para una erupción volcánica en Tenerife es necesaria para que el PEVOLCA pueda actuar, de manera óptima, en la gestión de una posible emergencia volcánica en Tenerife.

  • El Consejo Insular de Aguas de Tenerife es el organismo designado por el Cabildo de Tenerife para dirigir, ordenar, planificar y gestionar los recursos hídricos de la isla de Tenerife. Con certeza, la aplicación de la microgravedad como técnica no invasiva para la valoración de los recursos hídricos de Tenerife podría conllevar un beneficio directo para las actividades desarrolladas por el mismo.

Esta actuación está cofinanciada por el Marco Estratégico de Desarrollo Insular (MEDI) 2016-2025 del Cabildo Insular de Tenerife y por el Fondo de Desarrollo de Canarias (FDCAN) del Gobierno de Canarias.