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 tecnologia de detecção chamada “Jerk”, desenvolvida por pesquisadores e engenheiros do Instituto de Geofísica de Paris (IPGP) e do Centro de Geociências GFZ Helmholtz. O método depende de um único sismógrafo de banda larga para detectar movimentos extremamente sutis do solo associados a intrusões de magma nas profundezas do subsolo.
Estes sinais fracos podem revelar instantaneamente os primeiros estágios da atividade vulcânica. A equipe de pesquisa testou o método durante dez anos no Observatório de Vulcões da Ilha da Reunião. Durante este período, o sistema previu com sucesso 92% das 24 erupções que ocorreram entre 2014 e 2023. Os tempos de alerta variam de alguns minutos a oito horas antes do início de uma erupção. Cerca de 14% dos alertas não resultaram em erupção. No entanto, estes alertas ainda detectam movimento de magma abaixo do vulcão. Dado que é necessário relativamente pouco equipamento, o sistema Jerk poderá tornar-se uma importante ferramenta de alerta precoce, especialmente para vulcões que não são monitorizados de perto.
Por que é difícil prever erupções vulcânicas
As erupções vulcânicas são frequentemente precedidas de sinais de alerta. Estes podem incluir aumento da atividade sísmica, deformação do solo e mudanças nas emissões ou composição de gases vulcânicos. Embora estes sinais sejam bem conhecidos, interpretá-los com precisão continua difícil. Os cientistas ainda estão tentando determinar a hora, a duração e a intensidade exatas da erupção vulcânica.
Os falsos positivos também representam sérios problemas. Avisos incorrectos podem levar a evacuações dispendiosas, perturbações económicas e desconfiança pública nos sistemas de vigilância. Portanto, melhorar a confiabilidade das previsões de erupções é o principal objetivo dos cientistas que estudam os perigos vulcânicos.
Detectando movimentos sutis do solo causados pelo aumento do magma
Muitos métodos anteriores de previsão de erupções dependiam de análises probabilísticas, o que significa que procuravam relações estatísticas em grandes quantidades de dados de monitoramento. Em contraste, o novo método desenvolvido por uma equipe liderada pelo Dr. François Beauducel do Instituto de Geofísica de Paris e pelo Dr. Philippe Jousset do Centro GFZ Helmholtz de Pesquisa Geológica em Potsdam concentra-se na detecção direta de sinais físicos relacionados ao movimento do magma.
O método “Jerk” identifica os pequenos movimentos do solo que ocorrem quando o magma penetra na crosta terrestre. Esses sinais aparecem como transientes de frequência muito baixa, transições semelhantes a pulsos ou sinais de estabilização registrados durante movimentos horizontais do solo, incluindo aceleração e inclinação. Os pesquisadores dizem que os sinais podem ter origem em processos dinâmicos de fratura de rochas que ocorrem antes das erupções vulcânicas.
Os cientistas descobriram os sinais há mais de uma década, enquanto analisavam um grande conjunto de dados de erupções anteriores do vulcão Fournepiton, na Ilha da Reunião. O sinal é muito pequeno, medindo apenas alguns nanômetros por segundo cúbico (nm/s3). Mesmo assim, eles podem ser detectados por meio de um sismômetro de banda ultralarga.
O sistema inclui processamento de dados especializado que corrige fatores como as marés da Terra. Quando o sinal característico excede um determinado limite, o sistema automatizado emite imediatamente um alarme.
Dez anos de monitoramento de vulcões em tempo real
O sistema foi instalado em abril de 2014 no observatório do vulcão Piton de la Fournaise, operado pelo Institut de Physique de la Geophysique (IPGP) da Universidade da Cidade de Paris (OVPF-IPGP, Ilha da Reunião). A ferramenta, um componente automatizado do sistema de monitoramento WebObs, utiliza dados da rede global Geoscope de estações sísmicas de banda larga localizadas a 8 quilômetros do cume do vulcão (Rivière de l’Est).
O primeiro alerta ocorreu em 20 de junho de 2014. O sistema soou o alarme 1 hora e 2 minutos antes do início da erupção.
Nos dez anos seguintes, o sistema de detecção de solavancos continuou a operar. Gerou alertas automáticos para 92% das 24 erupções registradas entre 2014 e 2023. Dependendo do evento, o aviso é dado de alguns minutos a 8,5 horas antes do magma atingir a superfície.
Fournes é um dos vulcões mais monitorados do mundo, o que o torna um local ideal para testar novos métodos. Os cientistas são capazes de utilizar outros indicadores de monitorização para confirmar alertas instantâneos, incluindo atividade sísmica, deformação do solo e medições de gases vulcânicos. Estas observações independentes confirmam que ocorreu intrusão magmática e que uma erupção é altamente provável. O sistema também foi avaliado utilizando dados históricos de 24 erupções entre 1998 e 2010, nas quais o sinal de jerk sempre precedeu o evento eruptivo.
“A grande ideia deste trabalho é que o método Jerk foi testado e validado em tempo real por mais de 10 anos de maneira automatizada e não supervisionada, em vez de pós-processar os dados como a grande maioria dos estudos de precursores de erupção publicados na literatura”, explica o coautor do estudo, Dr. Philippe Jousset, cientista de imagens geofísicas GFZ-2.2.
Saiba mais sobre alertas de falsos positivos
Embora o sistema tenha tido um bom desempenho geral, alguns alertas não resultaram em surtos. Quando o sistema disparava um alarme, esses “falsos positivos” ocorriam em 14% das vezes. No entanto, uma análise mais aprofundada revelou que estes eventos não foram erros aleatórios. Em vez disso, correspondem a verdadeiras intrusões de magma que, em última análise, não produziram uma erupção vulcânica. Os cientistas às vezes se referem a esses eventos como “erupções abortadas”.
Outras observações, incluindo atividade sísmica, deformação do solo e medições de gases vulcânicos, confirmam a presença de magma abaixo do vulcão durante estes alertas. “Além da sua eficácia como alerta de erupção Jerk, esta ferramenta também provou ser um detector perfeito e inequívoco de intrusão de magma”, continua Philippe Jousset.
Um exemplo recente ocorreu durante a crise do terremoto em Piton de la Fournaise em 5 de dezembro de 2025. Além de pequenas alterações de deformação e anomalias de gás, os cientistas também registraram um sinal Jerk fraco, medindo 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 do vulcão Reunião, os investigadores acreditam que o sistema Jerk poderia servir como uma ferramenta prática de alerta precoce para outros vulcões, especialmente aqueles com infraestrutura de monitorização limitada.
A equipe planeja expandir os testes do método para vulcões mais ativos. Um dos primeiros alvos será o Monte Etna, na Itália. O projeto “POS4dyke” implantará uma nova rede de sismógrafos de banda larga do Pool de Instrumentos Geofísicos do GIPP em Potsdam para detectar sinais Jerk. A instalação está prevista para começar em 2026 em cooperação com o INGV (Itália).
O trabalho também estará ligado ao projeto SAFator, que explora 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.
