Las erupciones volcánicas son algo habitual en el planeta Tierra, tal y como el volcán Cumbre Vieja de la isla de La Palma nos ha recordado recientemente.

Sin embargo, la erupción del volcán submarino Hunga-Tonga-Hunga-Ha’apai del pasado 15 de enero debe considerarse un suceso excepcional. El evento generó una columna volcánica de más de 30 kilómetros de alto, un tsunami detectado en todas las costas del Pacífico y una fuerte explosión en la atmósfera.

Para ser más exactos, la energía de la erupción ha sido estimada por la NASA en unos diez megatones, 1 000 veces mayor que la bomba nuclear explosionada en Hiroshima durante la Segunda Guerra Mundial.

El sonido de la explosión se ha podido oír no solo en las zonas cercanas, sino que hay testimonios de haber alcanzado la península de Alaska, situada a más de 9 700 kilómetros de Tonga.

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Erupción del volcán el 14 de enero de 2022. Wikimedia Commons / Japan Meteorological Agency / NASA SPoRT, CC BY

Ondas de choque propagadas por todo el planeta

Uno de los efectos más interesantes de la explosión ha sido que la variación de la presión atmosférica generada se ha propagado por todo el planeta, desplazándose como una onda de choque con una velocidad cercana a los 1 100 kilómetros por hora y produciendo a su paso variaciones de entre uno y ocho milibares.

Aunque la frecuencia de esta señal está por debajo del rango audible, su intensidad ha permitido que sea detectada por diversos tipos de sensores, desde los barómetros integrados en estaciones meteorológicas hasta estaciones geodésicas.

La súbita variación de presión atmosférica producida a la llegada de esta onda ha provocado diversos efectos físicos, entre los que destacan las variaciones en el nivel del mar observadas en muchos lugares del planeta.

Los efectos del volcán de Tonga en la península ibérica

También en la península ibérica se han observado estos efectos. Localidades de las costas de Valencia y Baleares han llegado a alcanzar variaciones de 50 centímetros de altura.

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Resulta aún más curioso saber que el ‘empujón’ producido por el paso de la onda de choque no solo desplaza las masas de agua, sino que además genera una pequeña deformación del suelo, que ha sido detectada por sismómetros distribuidos por todo el planeta.

Los sismómetros son básicamente péndulos de alta sensibilidad que permiten registrar el desplazamiento del suelo. Aunque la misión de estos instrumentos es la detección de las ondas generadas por terremotos, en los últimos años los sismógrafos han permitido estudiar fenómenos muy diversos. Por ejemplo, el grado de actividad humana durante los confinamientos por la covid-19, las variaciones de caudal de ríos de montaña o la actividad de los elefantes en la sabana africana.

Pues bien, los registros en algunos de los sismómetros proporcionan magníficas evidencias de la deformación del suelo generada por el paso de la onda de presión provocada por la erupción volcánica. Dos ejemplos son el instalado en el Laboratorio Subterráneo de Canfranc (Huesca) o la estación sísmica del Instituto Cartográfico de Cataluña en Ós de Balaguer (Lleida).

Estas estaciones sísmicas, ambas ubicadas en los Pirineos, se encuentran a unos 17 000 kilómetros del volcán, relativamente cerca de su punto antipodal, situado en el sur de Argelia.

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Analizando con detalle los datos, se pueden identificar la llegada de dos ondas de presión distintas, ambas generadas por la explosión volcánica de Tonga.

Figura 1: Registro sísmico en el LSC (Canfranc, Huesca) durante el 15 de enero de 2022. El panel muestra el movimiento en dirección N-S, mientras que el panel inferior muestra el espectrograma correspondiente, mostrando la distribución en frecuencia de la energía.

En primer lugar, los sismómetros registran la llegada de las ondas sísmicas producidas por la erupción. Estas ondas llegan a los Pirineos unos 20 minutos después de la explosión, después de atravesar el núcleo terrestres. Unas 16 horas más tarde se produce la llegada de la onda de presión, que provoca una deformación menor, pero claramente detectable por el sismómetro.

Esta primera onda de presión, desplazándose siguiendo el trayecto más corto entre Tonga y los Pirineos, llega a la estación sísmica cerca de las 20:00 UTC. Unas cuatro horas después, se registra la llegada de la onda acústica que había recorrido el globo en sentido contraria, siguiendo un trayecto más largo.

Si bien las señales pueden observarse en las tres componentes de los registros sísmicos, su amplitud es mayor en la componente orientada norte-sur, ya que esta es la orientación relativa entre Tonga y la zona de los Pirineos.

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Figura 2: Detalle del registro sísmico de las dos primeras ondas de presión registradas sísmicamente en el LSC.

Una observación excepcional

La observación sísmica del paso de estas ondas de presión después de viajar más de 17 000 kilómetros es un hecho interesante, ya que permite poner de manifiesto la interacción entre la atmósfera y la tierra sólida.

Sin embargo, el carácter excepcional de este evento se pone de relieve al observar que los datos sísmicos permiten detectar el segundo y el tercer paso de las ondas de presión. Estas ondas tardan unas 36 horas de circunvalar el planeta, detectándose primero hacia las 10:00 del día 17 y posteriormente sobre las 22:00 del día 18 de enero, después de viajar una distancia cercana a los 100 000 kilómetros.

Figura 3: Registro sísmico de la estación CAVN del ICGC (Os de Balaguer, Lleida) entre el 15 y el 19 de enero de 2022. El panel muestra el movimiento en dirección N-S, mientras que el panel inferior muestra el espectrograma correspondiente. Los círculos rojos indican la llegada de las sucesivas ondas de presión.

Al producirse terremotos de gran magnitud, las ondas superficiales generadas circunvalan el planeta, empleando unas tres horas y media en cada vuelta. En estos casos, es relativamente habitual detectar dos o tres de estos pasos en sensores sísmicos situados en zonas con poco ruido ambiente.

Sin embargo, la detección sísmica de la deformación del terreno producida por los pasos sucesivos de ondas de presión es un hecho sin duda excepcional, que pone de manifiesto la gran energía liberada por la explosión volcánica de Tonga.