Prever erupções vulcânicas com antecedência suficiente para alertar as autoridades e as comunidades próximas continua a ser um dos maiores desafios da vulcanologia. Um estudo publicado em Comunicações da natureza descreve uma nova técnica de detecção chamada Jerk, desenvolvida por pesquisadores e engenheiros do Instituto de Fisiologia de Paris (IPGP) e do Centro Helmholtz de Ciências Geofísicas. O método depende de um único sismógrafo de banda larga para detectar movimentos muito sutis do solo associados a intrusões de magma nas profundezas do subsolo.
Estes sinais fracos podem revelar os primeiros estágios da atividade vulcânica em tempo real. A equipa de investigação testa o método há uma década num observatório vulcanológico na Ilha da Reunião. Durante este período, o sistema previu com sucesso 92% das 24 erupções que ocorreram entre 2014 e 2023. O tempo de alerta variou de alguns minutos a oito horas antes da erupção. Cerca de 14% dos avisos não resultaram em erupções. No entanto, estes alertas ainda revelaram movimento de magma abaixo do vulcão. Por exigir relativamente pouco equipamento, o sistema Jerk pode ser uma importante ferramenta de alerta precoce, especialmente para vulcões que não são monitorados de perto.
Por que é difícil prever erupções vulcânicas
Os vulcões costumam mostrar sinais de alerta antes de entrarem em erupção. Isso pode incluir aumento da atividade sísmica, deformação do solo e mudanças nas emissões ou na composição de gases vulcânicos. Embora estes sinais sejam bem conhecidos, a sua interpretação precisa permanece difícil. Os cientistas ainda estão tentando determinar exatamente quando a erupção ocorrerá, quanto tempo durará e quão poderosa poderá ser.
Os alarmes falsos também são um problema sério. Avisos incorrectos podem levar a evacuações dispendiosas, perturbações económicas e desconfiança pública nos sistemas de monitorização. Como resultado, melhorar a fiabilidade das previsões de erupções é um objectivo importante para os cientistas que estudam os perigos vulcânicos.
Detecção de movimentos sutis da terra pelo aumento do magma
Muitas abordagens anteriores de previsão de erupções baseiam-se em análises probabilísticas, ou seja, procuram relações estatísticas em grandes conjuntos de dados de monitorização. Em contraste, uma nova abordagem desenvolvida por uma equipe liderada pelo Dr. François Baudussel do Institut Physique em Paris e pelo Dr. Philippe Jusset do Centro Helmholtz de Pesquisa Geoespacial em Potsdam visa detectar diretamente os sinais físicos associados ao movimento do magma.
O método jerk detecta movimentos extremamente pequenos do solo que ocorrem quando o magma penetra na crosta. Esses sinais aparecem como transientes de frequência muito baixa, ou seja. pulsos transitórios ou estabilizados registrados durante o movimento horizontal do solo, incluindo aceleração e inclinação. Segundo os pesquisadores, esses sinais provavelmente vêm dos processos dinâmicos de destruição das rochas que ocorrem antes da erupção.
Os cientistas identificaram estes sinais pela primeira vez há mais de uma década, enquanto analisavam extensos conjuntos de dados de erupções anteriores do vulcão Piton de la Furnace, na Reunião. Os sinais são extraordinariamente pequenos, medindo apenas alguns nanômetros por segundo cúbico (nm/s3). Mesmo assim, podem ser detectados com um único sismógrafo de banda muito larga.
O sistema inclui processamento de dados especializado que se ajusta a fatores como marés. Se o sinal característico ultrapassar um determinado limite, o sistema automatizado emite imediatamente um alerta.
Uma década de monitoramento de vulcões em tempo real
O sistema foi instalado em abril de 2014 no Observatório do Vulcão Piton-de-la-Fournaise, administrado pelo Institut de Physique de Globe de Paris (IPGP) da Université de Paris Cité (OVPF-IPGP, Ilha da Reunião). A ferramenta funciona como um componente automatizado do sistema de monitoramento WebObs e utiliza dados de uma estação sismológica de banda larga pertencente à rede global Geoscope, localizada a 8 km do cume do vulcão (Rivere de l’Este).
O primeiro alerta ocorreu em 20 de junho de 2014. O sistema emitiu um alerta 1 hora e 2 minutos antes do início da erupção.
Durante a década seguinte, o sistema de detecção de solavancos funcionou continuamente. Gerou alertas automáticos para 92% das 24 erupções registradas entre 2014 e 2023. Dependendo do evento, os avisos foram emitidos de alguns minutos a 8,5 horas antes do magma atingir a superfície.
Piton de la Furnaise é um dos vulcões mais observados do mundo, o que o torna um local ideal para testar o novo método. Os cientistas conseguiram confirmar os avisos de Jerk usando outras métricas de monitoramento, incluindo sismicidade, deformação do solo e medições de gases vulcânicos. Estas observações independentes confirmaram que ocorreu a intrusão de magma e que a probabilidade de uma erupção era elevada. O sistema também foi avaliado usando dados históricos de 24 erupções entre 1998 e 2010, onde o sinal Jerk apareceu consistentemente antes das erupções.
“A grande originalidade deste trabalho é que o método Jerk foi testado e validado em tempo real de forma automática e não supervisionada durante mais de 10 anos, e não no pós-processamento dos dados, como é o caso na grande maioria dos estudos de precursores de erupção publicados na literatura”, explica o Dr. Philippe Jusset, co-autor do estudo e cientista na Secção 2.2 GFZ. Imagens geofísicas.
Compreendendo sinais falsos positivos
Embora o sistema geralmente funcionasse bem, alguns alertas não resultaram em explosões. Esses “falsos positivos” ocorreram 14% das vezes em que o sistema disparou um alarme. No entanto, uma análise mais aprofundada revelou que estes eventos não foram erros aleatórios. Em vez disso, correspondiam a verdadeiras intrusões de magma que não resultaram em erupções. Os cientistas às vezes chamam esses eventos de “erupções interrompidas”.
Observações adicionais, como atividade sísmica, deformação do solo e medições de gases vulcânicos, confirmaram a presença de magma abaixo do vulcão durante estes avisos. “Além da eficácia do alerta de Jerk sobre erupções, o instrumento provou ser um detector ideal e inequívoco de intrusões magmáticas”, resume Philippe Jusset.
Um exemplo recente ocorreu durante a crise sísmica de Piton de la Furnace em 5 de dezembro de 2025. Juntamente com pequenas mudanças de deformação e anomalias de gás, os cientistas registraram um fraco sinal de solavanco com uma velocidade de apenas 0,1 nm/s.3. Este sinal confirmou que o magma havia invadido o vulcão.
Testando o método em outros vulcões
Depois de mais de uma década de monitorização contínua em tempo real em La Reunion, os investigadores acreditam que o sistema Jerk poderia servir como uma ferramenta prática de alerta precoce para outros vulcões, especialmente aqueles com infra-estruturas de monitorização limitadas.
A equipe planeja expandir os testes do método para outros vulcões ativos. Um dos primeiros alvos será o Monte Etna, na Itália. O projeto POS4dyke implantará uma nova rede de sismômetros de banda larga do Pool de Instrumentos Geofísicos do GIPP em Potsdam para detectar sinais de jerk. A instalação está prevista para começar em 2026 em colaboração com o INGV (Itália).
O trabalho também estará ligado ao projeto SAFAtor, que investiga como os cabos de fibra óptica podem ser usados para melhorar os sistemas de alerta precoce de terremotos e erupções vulcânicas. Juntos, estes esforços poderiam melhorar significativamente a capacidade dos cientistas de detectar e prever a atividade vulcânica em todo o mundo.
