Heat and mass fluxes monitoring of El Chichón crater lake

• Autores: Loïc Peiffer, Yuri Taran
• Localización: Revista mexicana de ciencias geológicas, ISSN-e 2007-2902, ISSN 1026-8774, Vol. 30, Nº. 3, 2013, págs. 500-511
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Monitoreo de los flujos de calor y masa del lago cratérico El Chichón
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• Resumen
  • español

    El lago cratérico del volcán El Chichón se caracteriza por variaciones importantes en volumen (de 40,000 m3 hasta 230,000 m3), así como en su composición química, alternando composiciones de tipo ácido-sulfato y ácido-sulfato-cloruro (Cl�/SO4 2� molar = 0�79). Estas variaciones en volumen pueden ocurrir en un intervalo de tiempo corto, de menos de unas semanas, y no siempre se correlacionan con la cantidad de precipitación, debido al efecto de la tasa de infiltración de las aguas del lago. En este estudio, se presentan por primera vez datos físicos (temperatura, profundidad, precipitación, velocidad de viento, radiación solar) del lago registrados continuamente por una estación meteorológica y dos sondas. Además, con un modelo de balance de calor y masa se propone una estimación de los flujos de calor y masa inyectados en el lago por las fumarolas sublacustrinas y manantiales. El estudio de tales flujos permite entender mejor la dinámica del lago y podrá ofrecer una manera eficiente de monitorear la actividad del volcán. Durante el periodo de observación, los flujos de calor y de masa provenientes del sistema hidrotermal fueron estimados entre 17-22 MW y entre 10-12 kg/s (error para los dos valores de ± 15%), respectivamente. Estos flujos son balanceados por la pérdida de calor y masa debido a la evaporación, respectivamente de 20-24 MW y 8-10 kg/s. También se estimó la tasa de infiltración y se demostró que puede variar consideradamente (12-42 kg/s), y esto depende de la superficie del lago. Los datos presentados en este estudio constituyen una base importante para monitorear la actividad futura del volcán El Chichón. En caso de renovación de la actividad volcánica, una de las señales precursoras sería probablemente la evaporación completa del lago.

  • English

    El Chichón crater lake is characterized by important variations in volume (40,000 m3 to 230,000 m3) and in chemical composition alternating between acid-sulfate and acid-chloride-sulfate composition (Cl�/SO4 2� = 0�79 molar ratio). These variations in volume can occur very fast within less than a few weeks, and are not always directly correlated with the precipitation rate; the seepage rate of lake water is also an important parameter to consider in the lake mass balance. In this study, we present for the first time continuous physical data (temperature, depth, precipitation, wind velocity, solar radiation) of the crater lake registered by a meteorological station and two dataloggers. A heat and mass balance approach is proposed to estimate the heat and mass fluxes injected into the lake by the sublacustrine fumaroles and springs. Tracing the evolution of such fluxes can be helpful to understand this highly dynamic lake and offers an efficient way of monitoring the volcanic activity. During the observation period, the hydrothermal heat flux was estimated to be 17-22 MW, and the mass flux 10-12 kg/s (error on both values of ± 15%).

    These fluxes are mainly counterbalanced by the loss of heat and mass by evaporation, respectively of 20-24 MW and 8-10 kg/s. Furthermore, the seepage rate of the lake waters was estimated and shown to be a highly variable parameter (12-42 kg/s), depending on the lake surface. This new data set constitutes a baseline to monitor the future activity of El Chichón volcano. In case of volcanic activity renewal, one of the first precursor signals would probably be the full evaporation of the lake.