Monitoreo de ceniza volcánica
El volcán Popocatépetl, uno de los más activos de México, representa un riesgo permanente para millones de personas en la región central del país. La dispersión de ceniza volcánica afecta la salud pública, la aviación y las actividades productivas en un área densamente poblada, la cual incluye a la Ciudad de México (CDMX).
El Laboratorio Nacional de Observación de la Tierra (LANOT) de la UNAM desarrolló un algoritmo de detección automática de ceniza volcánica, a partir de imágenes del sensor ABI del satélite GOES-19, generando productos actualizados cada 5 minutos para apoyar la vigilancia y la toma de decisiones ante emergencias volcánicas.
Detección satelital de ceniza volcánica
El sistema de detección utiliza imágenes del sensor ABI (Advanced Baseline Imager) a bordo del satélite GOES-19, operado por la NOAA. Se procesan datos de la región CONUS (Continental United States) con nivel de procesamiento L2, aprovechando seis bandas espectrales clave: 4 (1.37 µm), 7 (3.9 µm), 11 (8.4 µm), 13 (10.3 µm), 14 (11.2 µm) y 15 (12.3 µm).
A través de operaciones algebraicas y la aplicación de umbrales sobre estas bandas, el algoritmo clasifica automáticamente los píxeles en cuatro categorías: 1) Ceniza confirmada; 2) Probabilidad de ceniza; 3) Baja probabilidad de ceniza; y 4) Probabilidad de ceniza en nubes. El resultado es un producto satelital actualizado cada 5 minutos.
Dada la alta densidad de vuelos comerciales del Aeropuerto Internacional de la Ciudad de México (AICM) y la elevada concentración poblacional en torno al Popocatépetl, esta capacidad de detección representa una herramienta crítica para la gestión de riesgos volcánicos en la región central de México.
¿Por qué monitorear la ceniza volcánica?
Seguridad aérea
La ceniza volcánica puede dañar motores de aeronaves y reducir la visibilidad. La proximidad del Popocatépetl al AICM hace crítico el monitoreo continuo para la seguridad de los vuelos.
Protección civil
Millones de personas en la Zona Metropolitana del Valle de México se encuentran en el área de influencia del volcán. La detección oportuna permite activar protocolos de alerta y evacuación.
Calidad del aire
Las partículas de ceniza volcánica impactan la calidad del aire y la salud respiratoria. Su monitoreo satelital permite anticipar afectaciones en zonas urbanas y rurales.
Cobertura continua
A diferencia del monitoreo terrestre, el satelital permite observar la dispersión de ceniza, en tiempo casi real, sobre áreas extensas y/o zonas de difícil acceso.
Metodología de detección
La ceniza volcánica deja una huella espectral distintiva en el infrarrojo térmico y puede describirse como una depresión en forma de V entre 8 y 13 µm, la cual es provocada por la absorción de los silicatos que la componen (Clarisse y Prata, 2016). El algoritmo del LANOT aprovecha esta firma para identificarla de nubes de agua, hielo y otros aerosoles, a partir de seis bandas del sensor ABI a bordo del satélite geoestacionario GOES-19.
Mayor información, consulta: Clarisse, L. y Prata, F. (2016). Infrared Sounding of Volcanic Ash. En Volcanic Ash (pp. 189–215). Elsevier. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-100405-0.00017-3
Adquisición
Imágenes del sensor ABI del satélite GOES-19, región CONUS, nivel L2, actualizadas cada 5 minutos.
Bandas espectrales
Seis bandas en el infrarrojo: B4, B7, B11, B13, B14 y B15, que cubren la ventana atmosférica donde la ceniza se absorbe de forma particular.
Análisis espectral
Operaciones algebraicas multibanda, lo que incluye diferencias de temperatura en brillo que resalten la señal de ceniza frente a otras coberturas atmosféricas.
Clasificación
Umbralización espectral que asigna cada píxel a una de cuatro categorías, según el nivel de certeza establecido.
Producto final
Imagen clasificada generada cada 5 minutos, lista para su visualización.
Distribución
Publicación en el visualizador del LANOT para consulta de autoridades.
Categorías de detección
Cada imagen generada se clasifica en píxeles con cuatro categorías, según la intensidad de la firma espectral detectada por el sensor ABI. Esta escala comunica de forma clara el nivel de certeza de la detección, desde ceniza hasta señales ambiguas asociadas a la presencia de nubosidad.
Ceniza
Píxeles con señal espectral característica en el infrarrojo térmico, consistente con la presencia de ceniza volcánica que es confirmada.
Probabilidad de ceniza
La respuesta espectral sugiere ceniza volcánica, pero con menor intensidad o claridad que la categoría anterior.
Baja probabilidad
Áreas con indicios espectrales débiles que podrían corresponder a ceniza dispersa o mezclada con otros aerosoles atmosféricos.
Ceniza en nubes
Señal espectral compatible con ceniza embebida en nubosidad. La cobertura de nubes enmascara parcialmente la ceniza detectada, por lo que la cantidad real de ceniza puede estar subestimada.
Infraestructura y tecnología
Satélite y sensor
- GOES-19 (ABI) – L2
- Región CONUS
- Resolución 2 km
- Actualización: 5 min
Bandas espectrales
- B4 – 1.37 µm
- B7 – 3.9 µm
- B11 – 8.4 µm
- B13 – 10.3 µm
- B14 – 11.2 µm
- B15 – 12.3 µm
Procesamiento
- Diferencias de temperatura de brillo.
- Umbrales espectrales.
- Clasificación multicriterio.
- Python / NetCDF4.
Distribución
- Visualizador web interactivo.
- Acceso en tiempo casi real.
- Datos descargables.
- PostgreSQL / GeoServer.
Instituciones y equipo de trabajo
Instituciones participantes
- Laboratorio Nacional de Observación de la Tierra (LANOT), Instituto de Geografía, UNAM.
- Instituto de Geofísica, UNAM
- Centro Nacional de Prevención de Desastres (CENAPRED)
- Servicio Meteorológico Nacional (SMN)
- Secretaría de Gestión Integral de Riesgos y Protección Civil de la Ciudad de México (SGIRPC)
Responsables del proyecto
-
M. en Geog. Víctor Manuel Jiménez Escudero
vescudero@geografia.unam.mx -
Dr. Jorge Prado Molina
jprado@geografia.unam.mx -
M. en C. Gabriela Gómez Rodríguez
gabyg@geografia.unam.mx
Colaboradores
- Ana Lilian Martín del Pozo
- Amiel Nieto Torres
- M en C. Uriel de Jesús Mendoza Castillo
- Diana Marisol Vázquez Espinoza de los Monteros
- Gema Victoria Caballero Jiménez
- María Guadalupe Hernández Bello
- José Gilberto Castelán Pescina
- Sergio Valderrama Membrillo
- Alicia Martínez Bringas
- Paulino Alonso Rivera
- Fausto Miguel A. Sánchez González
- Alejandro Jair García Jiménez
- Martín Ibarra Ochoa
- Juan Manuel Cerna García
- Julio César Libreros Morales
- Alejandro Aguilar Sierra
Consulta el monitoreo de ceniza volcánica en tiempo casi real
Accede al visualizador interactivo del LANOT-UNAM y explora las detecciones satelitales de ceniza del volcán Popocatépetl.