modelos actividad volcanica
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Modelos de deformacion para el diseno de la vigilancia geodesica de actividad volcanica en Lanzarote
Existen dos aspectos fundamentales e igualmente importantes para el estudio de la deformacion cortical en regiones volcanicas: la modelizacion teorica de los efectos producidos por la actividad volcanica, una intrusion de magma en la corteza; y el aspecto practico de la observacion continua y el tratamiento adecuado de los datos. Esta observacion debe realizarse tanto en areas activas como en areas de una actividad posible.
Jose Luis Diez J J Fernandez Torres Ricardo Vieira John B Rundle
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Modelizacion de la deformacion y variaciones de gravedad causadas por actividad volcanica
Los objetivos que presenta este trabajo son el estudio de la influencia del campo gravitatorio y el de la topografia del terreno en el modelo e interpretacion de deformaciones y variaciones de la gravedad. Tras realizar una introduccion de los modelos empleados habitualmente en el calculo de deformaciones y variaciones de gravedad, se describe brevemente el modelo elastico gravitatorio. Mediante este modelo se pueden calcular de forma simultanea desplazamientos y variaciones de gravedad. El analisis dimensional de sus ecuaciones permite observar la importancia de incluir el campo gravitatorio en el modelado. La consecuencia principal que se extrae de este analisis es que para la interpretacion conjunta de deformaciones y variaciones de gravedad mediante modelos de deformacion es necesario tener en cuenta tanto la masa de la instrusion como su interacion con el campo gravitatorio que se simula mediante el acomplamiento de las ecuaciones. Un analisis similar permite observar como el efecto del acoplamiento elastico gravitatorio se ve enmascarado ante el de la topografia. Por ello, se desarrolla un modelo elastico tridimensional que permite considerar el efecto de la topografia del terreno en el calculo de deformaciones y variaciones de gravedad. Este modelo se resuelve numericamente mediante el metodo indirecto de elementos en la frontera. El efecto de la topografia disminuye la magnitud de los desplazamiento y variaciones de gravedad y produce cambios de patron con respecto a una solucion obtenida sobre un semiespacio plano. Por tanto, posee fuertes implicaciones en la determinacion de parametros de fuente mediante la inversion de datos de observacion. Asi, en la ultima parte, invirtiendo los desplazamientos y variaciones de gravedad observados en el volcan Mayon se muestra la variacion que experimentan los parametros de la fuente al tener enc uenta el efecto topografico.
Maria Charco Romero
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Metodos de inversion para un modelo de deformacion volcanica
La correcta monitorizacion geodesica de los volcanes y su actividad es esencial para la prevencion y evaluacion de riesgos en zonas volcanicas activas. Esta consiste en el analisis e interpretacion de las deformaciones que aparecen en la superficie de zonas volcanicas activas, que tienen su origen en diferentes procesos tectonicos, magmaticos o hidrotermales producidos en el subsuelo dificiles de observar y monitorizar. El objetivo ultimo consiste en obtener informacion sobre las caracteristicas de la fuente de tensiones que esta generando las deformaciones a partir de estas. Los primeros modelos de estudio que se propusieron son modelos analiticos simplificados como el modelo de Mogi (1958) Sin embargo, el creciente desarrollo tanto de las tecnicas de medicion de las deformaciones (como estaciones GPS o InSAR) como de la capacidad de computacion de los ordenadores ha abierto el camino a la introduccion de modelos numericos basados en elementos finitos (MEF) que permiten estudiar de manera mas precisa y realista estos fenomenos. En este trabajo se presenta un estudio de diferentes metodos de inversion por elementos finitos para resolver un problema de deformacion volcanica bidimensional utilizando el programa MatLab. Se toman las siguientes hipotesis simplificadoras: El medio de la region volcanica es isotropo y homogeneo. Las deformaciones son elasticas y lineales. Las tensiones tienen su origen exclusivamente en las variaciones de presion de una camara magmatica esferica situada en el interior del medio. No existen errores en las deformaciones y desplazamientos observados. En este trabajo, en lugar de trabajar con observaciones reales, se calculan los desplazamientos resolviendo el problema directo de elasticidad lineal por elementos finitos. El problema directo consiste en hallar el campo de desplazamientos producidos por un determinado campo de tensiones. El problema inverso consiste, conocidos los desplazamientos en la superficie, en hallar las caracteristicas de la fuente de las tensiones, resolviendolo mediante metodos de optimizacion. Este trabajo trata de hallar la localizacion de la camara magmatica y su presurizacion, considerando la robustez y eficiencia de las diferentes tecnicas de optimizacion. En primer lugar, se estudian diferentes tecnicas de inversion para el caso de un area volcanica con una sola camara magmatica. En segunda instancia, se estudian dichas tecnicas para un escenario con dos camaras magmaticas en el interior del medio. Para la resolucion numerica de los problemas se utiliza el programa MatLab, que dispone de una serie de paquetes de herramientas como PDE ToolBox o Global Optimization ToolBox adecuados para esta aplicacion.
Sofia Martin-Munio Garcia-Iturri
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Reconocimiento de senales sismo volcanicas mediante canales especificos basados en modelos ocultos de Markov
La actividad volcanica en nuestro planeta genera un gran impacto economico y social. Un sistema automatico capaz de detectar y clasificar eventos sismo volcanicos en tiempo real permite realizar una gestion mas eficaz del riesgo volcanico identificando precursores de erupciones y facilitando la toma de decisiones criticas como la necesidad de evacuacion de la poblacion. Por ello, son cada vez mas los observatorios que incorporan sistemas expertos automatizados de monitarizacion y prediccion de erupciones (Carniel et al. 2006; Ham et al. 2012; Boue et al. 2015) lo que explica el auge que los sistemas de reconocimiento automatico de senales sismo volcanicas (Volcano Seismic Recognition VSR) en los ultimos 10 anos (Orozco Alzate et al. 2012) Sin embargo, los sistemas VSR que funcionan sobre registros continuos en tiempo real y no supervisados hasta ahora solo han sido timidamente explorados por la comunidad cientifica, tratandose de un problema complejo dada la naturaleza y variabilidad de las senales sismo volcanicas, sometidas a solapamiento entre eventos, efectos de sitio y propagacion, ruidos, etc. Inspirandonos en los ultimos avances en las areas de inteligencia artificial y aprendizaje automatico, se abren nuevas lineas de investigacion prometedoras. Los Modelos Ocultos de Markov (Hidden Markov Models HMMs) dada su capacidad para modelar datos estocasticos en el espacio de representacion y en el tiempo, se han convertido en una de las tecnicas mas utilizadas en el area VSR (Ohrnberger, 2001; Alasonati et al. 2006; Benitez et al. 2007; Ibanez et al. 2009; Beyreuther et al. 2012) En esta tesis, proponemos una evolucion de los sistemas VSR clasicos basados en HMMs a un sistema estructurado en paralelo (Parallel System Architecture PSA) compuesto por distintos canales de reconocimiento cada uno de ellos especializado en un tipo de evento volcanico o clases concretas (Cortes et al. 2014) Esto permite el analisis por independiente de clases de eventos especialmente relevantes asi como el estudio de la mejor configuracion y el mejor conjunto de caracteristicas para describir cada clase propia del canal lo que contribuye a incrementar la eficacia de reconocimiento, la capacidad de analisis, la flexibilidad y funcionalidad del sistema VSR. La seleccion de caracteristicas describiendo los eventos juega un papel clave en el diseno de los sistemas VSR aumentando la rapidez de ejecucion, la eficacia y la fiabilidad de los resultados de reconocimiento y disminuyendo el coste computacional. En este escenario, esta tesis contribuye en una doble vertiente: 1. Se realiza un exhaustivo analisis de las principales tecnicas de descripcion de datos con especial enfasis en las caracteristicas disenadas para modelar eventos sismo volcanicos y se proponen varias parametrizaciones, construyendo un vector de caracteristicas hibrido que consigue mejores resultados que otros esquemas homogeneos (Alvarez et al. 2009; Cortes et al. 2014) 2. Se examinan distintas tecnicas de reduccion de dimensionalidad del vector de caracteristicas. Proponemos el algoritmo DFS generalizado como una mejora al DFS (Discriminative Feature Selection) de Alvarez et al. (2011) que obtuvo unos resultados notables al ser aplicado sobre las senales VSR permitiendo una interpretacion geofisica mas directa de la caracterizacion de los eventos y un modelado mas eficaz. Los resultados del sistema VSR PSA, configurado como un conjunto de detectores especificos obtienen el mejor promedio en la tasa de reconocimiento respecto a la opcion clasica en serie de sistemas VSR. Asimismo, facilita la evaluacion de los resultados gracias a la especializacion de los canales para discriminar eventos bajo circunstancias ruidosas o en presencia de eventos solapados, siendo una valiosa herramienta para el etiquetado semi supervisado al ofrecer al tecnico experto distintas opciones de clasificacion incluyendo las tasas de fiabilidad de cada una de ellas. Respecto a la reduccion de dimensionalidad, el algoritmo DFS generalizado se postula como la mejor opcion entre varios metodos actuales (Cortes et al. 2015) respecto a la eficacia medida como la relacion entre la tasa de reconocimiento y el coste computacional, a la vez que mantiene el significado geofisico del vector de descripcion lo que facilita la interpretacion y el analisis posterior. Alvarez, I. Cortes, G. De la Torre, A. Benitez, C. Garcia, L. Lesage, P. Arambula, R. Gonzalez, M. 2009. Improving feature extraction in the automatic classificaion of seismic events. Application to Colima and Arenal volcanoes. In: Geoscience and Remote Sensing Symposium, 2009 IEEE International, IGARSS 2009. Vol. 4.IEEE, p. 526. Alvarez, I. Garcia, L. Cortes, G. Benitez, C. De la Torre, A. 2011. Discriminative Feature Selection for Automatic Classification of Volcano Seismic Signals. Geoscience and Remote Sensing Letters, IEEE (99) 1 5. Carniel, R. Di Cecca, M. Jaquet, O. 2006. A user friendly, dynamic web environment for remote data browsing and analysis of multiparametric geophysical data within the MULTIMO project. Journal of volcanology and geothermal research 153 (1) 80 96. Cortes, G. Benitez, M. Garcia, L. A. I. Ibanez, J. 2015. A Comparative Study of Dimensionality Reduction Algorithms Applied to Volcano Seismic Signals. Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, IEEE Journal of, 99 (PP) 1 11. Cortes, G. Garcia, L. Alvarez, I. Benitez, C. de la Torre, A. Ibanez, J. 2014. Parallel System Architecture (PSA) An efficient approach for automatic recognition of volcano seismic events. Journal of Volcanology and Geothermal Research 271 (0) 1 10. Ohrnberger, M. 2001. Continuous automatic classification of seismic signals of volcanic origin at Mt. Merapi, Java, Indonesia. Ph.D. thesis, Universitat Potsdam, Germany. Orozco Alzate, M. Acosta Munoz, C. Londono Bonilla, J. M. 2012. The Automated Identification of Volcanic Earthquakes: Concepts, Applications and Challenges. Earthquake Research and Analysis Seismology, Seismotectonic and Earthquake Geology, 345 370.
Guillermo Moreno
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Diseno de un radiometro miniaturizado para la exploracion de Marte
Marte sera, con total seguridad, el primer planeta que el hombre visite y colonice en su historia. Tiene todos los elementos que lo hacen interesante: es cercano, posee caracteristicas "similares" a la Tierra, puede haber albergado vida. Estos aspectos explican por que este planeta es el que mas misiones no tripuladas ha recibido. En estos casi sesenta anos de exploracion hemos aprendido mucho de Marte. Desde las primeras fotos que nos envio la sonda Mariner IV, mostrando un planeta desolado, nuestra imagen de el ha ido evolucionando hacia un planeta complejo, que tuvo un pasado muy similar a la Tierra, con actividad volcanica, densa atmosfera y agua fluyendo por su superficie. En la evolucion de Marte ha sido y es clave el conocimiento de su atmosfera y, particularmente del polvo suspendido en ella, ya que es el agente mas importante en la climatologia actual del planeta. Para que los modelos atmosfericos sean cada vez mas precisos tanto a nivel local como global, se necesitan datos in situ como la estimacion del espesor optico debido al polvo en suspension y a las nubes de hielo congelado, las medidas de las caracteristicas del polvo, su distribucion vertical, etc. En este trabajo se ha desarrollado un novedoso sensor para medir el espesor optico en Marte debido al polvo en suspension, asi como sus propiedades opticas. Se describe su diseno conceptual con especial enfasis en aquellas caracteristicas que lo hacen innovador, presentando el metodo de tratamiento de datos propuesto demostrando su funcionalidad en una campana de medida representativa en un analogo marciano en Tierra. Todo ello ademas esta enmarcado dentro de los especiales requisitos que impone una mision espacial, y mas concretamente a Marte. Se ha requerido un diseno altamente miniaturizado, de bajo consumo y con un rango de temperaturas de funcionamiento fuera de los limites habituales en los componentes electronicos. Estos condicionantes han sido resueltos durante la ejecucion de este trabajo y se han obtenido metodologias novedosas que han sido aplicadas ya a desarrollos posteriores. Se hubieran querido presentar datos de la operacion del sensor en Marte, pero no ha sido posible debido al accidente que sufrio la sonda Schiaparelli en su descenso sobre el planeta. De una mision que duro 7 meses se produjo un fallo en los ultimos 40 segundos que dio al traste con estas aspiraciones. Sin embargo, de las telemedidas recibidas durante las comprobaciones de salud de los instrumentos de la sonda durante el viaje, sabemos que esta llego en perfecto estado hasta ese fatidico momento. El trabajo aqui presentado ha sentado las bases del desarrollo de otros instrumentos subsiguientes para las misiones Mars 2020 de JPL/NASA y ExoMars 2020 de ESA/Roscosmos. ABSTRACT Mars will surely be, the first planet man will visit and colonize in its history. It has all the elements which make it interesting: it is close, it has "similar" characteristics to Earth, it may have harbored life. These aspects explain why it is the planet that to have received the most unmanned missions ever. We have learned a lot from Mars during these almost sixty years of exploration. From the first pictures sent to us by the Mariner IV probe, showing a bleak planet, our understanding of it has evolved towards a complex planet, which past was quite similar to Earth's, with volcanic activity, dense atmosphere and water flowing on its surface. In the evolution of Mars, knowledge of its atmosphere and the study of dust has been and still is key, since it is the most important actor in the planet's current climate. For atmospheric models to be increasingly accurate both locally and globally, in situ data is needed such as the estimation of optical thickness due to suspended dust and frozen ice clouds, dust characteristics measurements, their vertical distribution, etc. This work has developed a new sensor to measure the optical thickness on Mars due to suspended dust and its optical properties. Its conceptual design will be described with special emphasis on those characteristics which make it innovative, presenting the proposed method of data treatment and showcasing its functionality in a representative measurement campaign in a Martian analogue on Earth. Furthermore, all this work will be framed within the special requirements imposed by a space mission, and especially to Mars: a highly miniaturized design, with low power consumption and compatible with a functional temperature range out of the typical values for electronic devices. Those conditions have been solved during this work defining new methodologies have already been used, in a satisfactory way, for the next developments of the author's research group. We would have liked to present sensor's data from its operation on Mars surface, but it was not possible due to the accident suffered by the Schiaparelli probe in its descent on the planet. Within a mission that lasted 7 months, there was a failure in the last 40 seconds that ruined these aspirations. However, from the telemetry received from instruments' health checks during the journey, we know that they arrived in perfect condition until that moment. The work presented here has stablished the baseline for future developments for Mars 2020 JPL/NASA and ExoMars 2020 ESA/Roscosmos.
Victor Apestigue Palacio
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Evolucion biosedimentaria y secuencial del Jurasico Medio inferior en la Cuenca Iberica (Sector NO)
El estudio de las secciones estratigraficas evidencia una progresiva condensacion sedimentaria de los materiales aalenienses en el area de estudio. Se han tenido en cuenta cuestiones ecoestratigraficas, paleoecologicas y geoquimicas, que permiten el reconocimiento e interpretacion de secuencias, identificado las principales superficies de interrupcion, y se ha inferido la dinamica sedimentaria dentro de las secuencias, analizando a su vez las respuestas bioticas y sus posibles causas. Se propone un modelo sedimentario explicando las distintas asociaciones de facies encontradas en el area de estudio, asi como la posible relacion entre la aparicion de particulas ferruginizadas con las evidencias sincronicas de actividad volcanica en otras areas de la Cordillera Iberica. Se propone una vinculacion con mecanismos exhalativos para la genesis de estas, en contraposicion con los modelos climaticos referidos en otros estudios. La existencia de volcanismo en areas relativamente cercanas apoyaria esta hipotesis, asi como la propia arquitectura sedimentaria de la zona de estudio, que muestra la existencia de tectonica sinsedimentaria.
Alejandra Garcia Frank
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Analisis de deslizamientos subacuaticos en deltas lacustres (lago Nahuel Huapi, Argentina) a partir de batimetrias de alta resolucion
Las localidades asentadas en las costas de los grandes lagos de Norpatagonia Andina estan expuestas a frecuente actividad sismica y volcanica regional y a fenomenos tsunamigenicos asociados. Olas extraordinarias como el tsunami de 1960 en el lago Nahuel Huapi, que afecto las costas de la ciudad de Bariloche, pueden ser inducidas por deslizamientos subaereos o subacuaticos desencadenados durante un sismo de magnitud (Villarosa et al. 2009) Este trabajo aborda el estudio de los procesos de remocion en masa que se desarrollan en la porcion sumergida de deltas lacustres ubicados en las costas de las localidades de Bariloche y Dina Huapi, con el fin de aportar informacion relevante que sirva de base a futuras evaluaciones de peligrosidad en estas costas. Se registro la morfologia subacuatica mediante un Sonar Batimetrico por Medicion de Fase y se confeccionaron Modelos Digitales de Elevacion y mapas derivados utilizando ArcGIS. Los resultados indican que se trata de deltas tipo Gilbert: frentes deltaicos de pendientes pronunciadas donde el sustrato se moviliza mediante procesos gravitacionales (deslizamientos, flujos de detritos y/o corrientes de turbidez) La abundancia y magnitud de los deslizamientos (con escarpas de cabecera de unos 10 m de altura y hasta 200 m de longitud y escarpas laterales que se extienden hasta el limite del area estudiada, superando los 600 m de longitud) indican que periodicamente se desarrollan fenomenos de remocion que involucran grandes volumenes de sedimento. Estos eventos son potenciales generadores de ondas en la superficie del lago. La cercania entre estos ambientes y las localidades costeras implica que un evento de este tipo desencadenado por un terremoto de magnitud considerable en la region podria afectar a las costas mas vulnerables.
Debora Beigt Gustavo Villarosa Eduardo A Gomez
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Los depositos de caida de tefra: Una breve revision sobre su cuantificacion y analisis para la clasificacion de erupciones volcanicas explosivas, con ejemplos Latinoamericanos
RESUMEN La cuantificacion de los depositos volcanicos es una de las herramientas mas utilizadas en la actualidad para clasificar la magnitud de la actividad volcanica y determinar los peligros volcanicos asociados. En el caso especial de las erupciones explosivas, generalmente este procedimiento involucra trabajos detallados sobre el volumen y la distribucion de los materiales de caida. El presente trabajo realiza una revision bibliografica que abarca 177 contribuciones publicadas desde principios del siglo 20 hasta los mas recientes del 2015, con el fin de definir conceptos, metodologias y modelos que permitan aproximar calculos realistas de la cantidad de material emitido en depositos de tefra, los errores mas comunes y los aspectos que ayudan a describir y caracterizar estos depositos de acuerdo a sus componentes. De esta manera, se han asociado objetivamente los distintos estilos eruptivos con las caracteristicas de sus depositos, utilizado en este caso ejemplos Latinoamericanos. En base a ello se propone una nueva clasificacion de estilos eruptivos utilizando 30 erupciones estudiadas en America Latina. Con especial enfasis, se han revisado 32 erupciones Plinianas (M>5) de America Latina, que indican una recurrencia eruptiva de 450 anos para datos de los ultimos 20 mil anos. La presente contribucion pretende entregar una perspectiva fresca del estado del arte en esta materia a los geologos y volcanologos de habla hispana y presentar una herramienta util a la hora de la determinacion del riesgo volcanico y la mitigacion del mismo.
Jorge E Romero
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Subaequeous landslides analysis in lacustrine deltas (Nahuel Huapi lake, Argentina) through high resolution bathymetry
Las localidades asentadas en las costas de los grandes lagos de Norpatagonia Andina estan expuestas a frecuente actividad sismica y volcanica regional y a fenomenos tsunamigenicos asociados. Olas extraordinarias como el tsunami de 1960 en el lago Nahuel Huapi, que afecto las costas de la ciudad de Bariloche, pueden ser inducidas por deslizamientos subaereos o subacuaticos desencadenados durante un sismo de magnitud (Villarosa et al 2009) Este trabajo aborda el estudio de los procesos de remocion en masa que se desarrollan en la porcion sumergida de deltas lacustres ubicados en las costas de las localidades de Bariloche y Dina Huapi, con el fin de aportar informacion relevante que sirva de base a futuras evaluaciones de peligrosidad en estas costas. Se registro la morfologia subacuatica mediante un Sonar Batimetrico por Medicion de Fase y se confeccionaron Modelos Digitales de Elevacion y mapas derivados utilizando ArcGIS. Los resultados indican que se trata de deltas tipo Gilbert: frentes deltaicos de pendientes pronunciadas donde el sustrato se moviliza mediante procesos gravitacionales (deslizamientos, flujos de detritos y/o corrientes de turbidez) La abundancia y magnitud de los deslizamientos (con escarpas de cabecera de unos 10 m de altura y hasta 200 m de longitud y escarpas laterales que se extienden hasta el limite del area estudiada, superando los 600 m de longitud) indican que periodicamente se desarrollan fenomenos de remocion que involucran grandes volumenes de sedimento. Estos eventos son potenciales generadores de ondas en la superficie del lago. La cercania entre estos ambientes y las localidades costeras implica que un evento de este tipo desencadenado por un terremoto de magnitud considerable en la region podria afectar a las costas mas vulnerables. Normal 0 21 false false false ES AR X NONE X NONE Style Definitions table.MsoNormalTable {mso style name:"Table Normal" mso tstyle rowband size:0; mso tstyle colband size:0; mso style noshow:yes; mso style priority:99; mso style parent:" mso padding alt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; mso para margin:0cm; mso para margin bottom:.0001pt; mso pagination:widow orphan; font size:10.0pt; font family:"Calibri""sans serif"
Debora Beigt Gustavo Villarosa Eduardo A L Gomez
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Evolucion biosedimentaria y secuencial del Jurasico Medio inferior en la Cuenca Iberica (Sector NO)
El estudio de las secciones estratigraficas evidencia una progresiva condensacion sedimentaria de los materiales aalenienses en el area de estudio. Se han tenido en cuenta cuestiones ecoestratigraficas, paleoecologicas y geoquimicas, que permiten el reconocimiento e interpretacion de secuencias, identificado las principales superficies de interrupcion, y se ha inferido la dinamica sedimentaria dentro de las secuencias, analizando a su vez las respuestas bioticas y sus posibles causas. Se propone un modelo sedimentario explicando las distintas asociaciones de facies encontradas en el area de estudio, asi como la posible relacion entre la aparicion de particulas ferruginizadas con las evidencias sincronicas de actividad volcanica en otras areas de la Cordillera Iberica. Se propone una vinculacion con mecanismos exhalativos para la genesis de estas, en contraposicion con los modelos climaticos referidos en otros estudios. La existencia de volcanismo en areas relativamente cercanas apoyaria esta hipotesis, asi como la propia arquitectura sedimentaria de la zona de estudio, que muestra la existencia de tectonica sinsedimentaria.
Alejandra Garcia-Frank