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    Plan détaillé Texte intégral Evaluación del peligro por lahares primarios El impacto limitado de los mapas de peligro volcánico en la planificación territorial Bibliographie Notes de bas de page Auteurs

    Gestión de riesgos en Quito

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    9. Valle de Los Chillos: estudios de peligro por lahares primarios ante una eventual erupción del volcán Cotopaxi

    S. Daniel Andrade et Francisco J. Vasconez

    p. 183-192

    Texte intégral Evaluación del peligro por lahares primarios El impacto limitado de los mapas de peligro volcánico en la planificación territorial Bibliographie Notes de bas de page Auteurs

    Texte intégral

    1El Cotopaxi es un volcán activo del Ecuador que se caracteriza por tener una capa glaciar con un volumen de aproximadamente 500-600 millones de metros cúbicos, la cual se encuentra sujeta a un acelerado proceso de retroceso (Cáceres et al. 2016). El volcán se ubica a unos 50 km al sureste de Quito, 35 km al norte de Latacunga y su cumbre alcanza los 5897 metros sobre el nivel del mar, con un relieve que varía entre 2000 y 3000 metros desde su base. Estudios geológicos recientes muestran que el Cotopaxi inició su desarrollo hace aproximadamente 560 000 años, si bien la mayor parte del edificio volcánico actual se ha formado durante los últimos 13 000 años (Hall y Mothes 2007). Este volcán se caracteriza por producir erupciones de magnitudes pequeñas, como las ocurridas en 2015 y 2022 (Bernard et al. 2016; Troncoso et al. 2017; Hidalgo et al. 2018), así como erupciones moderadas y grandes, como las ocurridas, por ejemplo, en los siglos XVIII y XIX (Wolf 1878; Barberi et al. 1995; Mothes et al. 2004; Pistolesi et al. 2011).

    2Dos fenómenos asociados a las erupciones del Cotopaxi pueden producir impactos significativos en Quito: 1) las caídas de ceniza y 2) los lahares primarios (Andrade et al. 2005; Mothes et al. 2016a). Las caídas de ceniza se originan cuando las explosiones volcánicas producen nubes de ceniza que pueden transportarse bajo el efecto del viento y luego cubrir zonas muy amplias (centenas de kilómetros cuadrados). Su impacto muy raramente es letal, pero pueden producir interrupciones severas en las redes de servicios básicos (p. ej. agua, transporte y energía), la contaminación de fuentes y piscinas de tratamiento de agua, impactos en la agricultura y la ganadería, además de problemas de salud (en particular afectaciones respiratorias).

    3Por otro lado, los lahares primarios son flujos de lodo y escombros que se forman cuando grandes erupciones explosivas del Cotopaxi producen flujos piroclásticos que fluyen sobre el glaciar del volcán y lo derriten súbitamente. Este proceso libera en pocos minutos enormes cantidades de agua que se mezclan y arrastran el material rocoso del volcán (Mothes et al. 2004; Pistolesi et al. 2013). Estos flujos tienen la consistencia del concreto antes de fraguar, se mueven a altas velocidades (> 20 km/h) por los drenajes y, dependiendo de su volumen inicial, pueden alcanzar zonas muy distantes de su fuente (Vallance e Iverson 2015). Estas propiedades físicas convierten a los lahares en fenómenos letales, capaces de destruir o inhabilitar cualquier infraestructura o bien que se encuentre en su paso.

    4Amplias zonas del Valle de Los Chillos se han desarrollado en las últimas décadas precisamente en las cercanías de los drenajes de los ríos Pita y Santa Clara, por donde han transitado los lahares primarios del Cotopaxi en las erupciones ocurridas en los años 1744, 1768 y 1877 (Aguilera et al. 2004; Mothes et al. 2004; Andrade et al. 2005; Pistolesi et al. 2013; Mothes et al. 2016a). Las zonas urbanas correspondientes al Valle de Los Chillos se encuentran bajo la administración de los municipios de Quito y Rumiñahui.

    Evaluación del peligro por lahares primarios

    5Los lahares primarios del Cotopaxi tienen dos características que dificultan la evaluación probabilística de su peligro. En primer lugar, son fenómenos poco frecuentes en el tiempo. Mediante estudios geológicos detallados, Pistolesi et al. (2013) han podido identificar un total de diez depósitos de lahares primarios del Cotopaxi ocurridos en el último milenio. Es decir que las probabilidades de los lahares primarios se pueden asociar solamente a escenarios a largo plazo (décadas a siglos) y no a algún proceso físico aleatorio, como, por ejemplo, la dirección y velocidad del viento en el caso de la caída de ceniza. En segundo lugar, la evidencia geológica de los lahares primarios es relativamente escasa en la superficie, debido a que cada depósito se encuentra al menos parcialmente cubierto por uno más joven, por lo que es muy difícil determinar la extensión lateral, el volumen y otras características físicas de cada evento. Solamente el último lahar primario del Cotopaxi, ocurrido el 26 de junio de 1877, ha podido ser estudiado con detalle debido a que sus depósitos son suficientemente observables en la superficie (Wolf 1878; Mothes et al. 2004; Ettinger et al. 2007; Pistolesi et al. 2013; Sierra Vaca et al. 2019; Andrade et al. 2022). Esto restringe la cantidad de información disponible para definir los escenarios de ocurrencia de estos eventos y, por lo tanto, para implementar los modelos numéricos que permitirán la zonificación del peligro.

    6El primer mapa de peligros del Cotopaxi, publicado en 1988, constaba de dos secciones: una de la “Zona Norte”, correspondiente al drenaje del río Pita, que concierne a Quito y al Valle de Los Chillos (Hall y Von Hillebrandt 1988a) y otra de la “Zona Sur”, correspondiente al drenaje del río Cutuchi, que concierne a Latacunga y Salcedo (Hall y von Hillebrandt 1988b). Un mapa previo fue elaborado en 1978, en colaboración con el Servicio Geológico de los Estados Unidos, aunque nunca fue publicado (Miller, Mullineaux y Hall 1978). En los mapas de 1988, las zonas de peligro por lahares primarios fueron delineadas a partir de dos escenarios diferentes: el primero relacionado con el evento de 1877, considerado más probable, y el segundo, con un evento bastante más grande, ocurrido hace 4500 años, pero considerado mucho menos probable (Mothes, Hall y Janda 1998) (mapa 9.1a). En aquella época no existían medios teóricos ni tecnológicos para realizar un modelaje numérico de los flujos, por lo que la zonificación de las zonas de peligro se basó exclusivamente en la información geológica disponible para cada escenario.

    Mapa 9.1. Extractos de mapas de peligros del volcán Cotopaxi

    Nota: (a) Extracto del mapa de peligros del volcán Cotopaxi publicado en 1988, correspondiente a la zona del Valle de Los Chillos (Hall y Von Hillebrandt 1988a); la zona de peligro por lahares correspondiente al escenario de 1877 (más probable) está marcada en color gris oscuro, mientras que la zona correspondiente al escenario de 4500 años (menos probable) está en color gris claro y sus bordes están marcados con flechas azules. (b) Extracto del mapa de peligros del volcán Cotopaxi de la misma zona, publicado en 2016 (Mothes et al. 2016a). Hay una sola zona de peligro por lahares que tiene color gris oscuro y corresponde al escenario de 1877. Se puede apreciar las similitudes y diferencias entre ambos mapas, en especial la gran extensión del escenario de 4500 años.

    Fuente: Hall y Von Hillebrandt (1988a); Mothes et al. (2016a).

    7Entre 2000 y 2001, el Cotopaxi tuvo un período de agitación de su actividad interna, pero sin llegar a una erupción (Molina et al. 2008). Esta coyuntura fue motivo para que se actualizaran y publizaran nuevas versiones de los mapas de peligros de las zonas norte y sur del Cotopaxi (Hall et al. 2004a, 2004b). En estos mapas, las zonas de peligro por lahares primarios se representaron mediante un solo escenario, correspondiente al evento de 1877. Para esta época ya se habían empezado a probar modelos numéricos para simular lahares primarios en el Cotopaxi, por ejemplo, basados en enfoques hidrológicos de una dimensión (Barberi et al. 1992; Aguilera et al. 2004) o en enfoques estadísticos empíricos, como el modelo Lahar-Z (Iverson, Schilling y Vallance 1998; Schilling 1998). Sin embargo, debido a la resolución, alcance y disponibilidad de estos modelos numéricos, la delimitación de las zonas de peligro estuvo basada principalmente en la información geológica correspondiente al evento de 1877. En los mapas, dichas zonificaciones contienen solamente información probabilística cualitativa, relacionada con el escenario modelado, pero no sobre las características físicas del flujo.

    8Desde inicios de 2015, el Cotopaxi entró nuevamente en una etapa de agitación de su actividad interna, lo cual desembocó en un período eruptivo que duró entre agosto de 2015 y enero de 2016 (Bernard et al. 2016; Troncoso et al. 2017; Hidalgo et al. 2018). En los años previos se habían desarrollado nuevas pruebas con modelos numéricos para lahares primarios, entre los que destacan las nuevas versiones de Lahar-Z (Ordóñez et al. 2013; Pistolesi et al. 2014), así como otros modelos hidrológicos en dos dimensiones (HEC-RAS, IBER, FLOW2D), que se plasmarían en publicaciones posteriores (Méndez Padilla 2017; Toapaxi et al. 2019; Vera et al. 2019). Todos estos resultados fueron parcialmente aplicados en las ediciones de los mapas de peligros de las zonas norte y sur del Cotopaxi, publicados en 2016 (Mothes et al. 2016a, 2016b). El detalle y la escala de las zonificaciones fueron mejorados significativamente con respecto a los mapas de 1988 y 2004, mediante el uso de una base topográfica digital actualizada con resolución de diez metros (mapa 9.1b). El escenario presentado sigue siendo el de 1877 y, a pesar de los avances en el modelaje numérico, las zonificaciones aún no contienen información sobre las características físicas del flujo.

    9En los últimos años, los marcos teóricos y las capacidades tecnológicas para modelar los lahares primarios han registrado grandes avances. Por el lado teórico, se han obtenido nuevas formulaciones matemáticas, por ejemplo basadas en autómatas celulares interactivos (Lupiano et al. 2021) o en los principios de la mecánica de fluidos (Frimberger et al. 2021; Vásconez et al. 2024), que permiten descripciones físicas cuantitativas de los flujos más ajustadas a la realidad. Por el lado tecnológico, la disponibilidad de computadores de gran capacidad ha hecho posible estas simulaciones que requieren cálculos intensivos. Una muestra de esto es el modelaje realizado por Frimberger et al. (2021) mediante el programa RAMMS, con el cual produjeron simulaciones en cuatro dimensiones (3D+t) para varios escenarios en los drenajes norte y sur del Cotopaxi. Las zonificaciones obtenidas contienen información sobre las características físicas de los flujos, por ejemplo, su velocidad, profundidad, caudal, presión dinámica, etc (mapa 9.2a). Un enfoque similar, pero con el modelo numérico KESTREL1 está siendo desarrollado por Vásconez et al. (2024) con resultados muy alentadores (mapa 9.2b). Sin embargo, la publicación de mapas de peligros por lahares primarios del Cotopaxi que estén basados en los resultados de estas simulaciones aún está pendiente.

    Mapa 9.2. Zonaciones de la profundidad de un lahar primario en el Valle de Los Chillos

    Nota: se considera el escenario de 1877, según las simulaciones numéricas realizadas por: (a) Frimberger et al. (2021) y (b) Vásconez et al. (2024). Se puede apreciar las similitudes y diferencias entre ambas investigaciones. Las zonaciones tienen resoluciones espaciales de 10 y 15 metros, respectivamente.

    Fuente: Frimberger et al. (2021); Vásconez et al. (2024).

    El impacto limitado de los mapas de peligro volcánico en la planificación territorial

    10A pesar de los avances que ha experimentado la evaluación del peligro por lahares primarios en las últimas cuatro décadas de investigaciones, los mapas aún son poco utilizados para su propósito primario, que es la planificación territorial a largo plazo (Robert et al. 2009). El mayor impacto de los mapas ha ocurrido durante las épocas de crisis volcánica, cuando autoridades y ciudadanía buscan información para preparar una eventual respuesta a la emergencia (p. ej. para planificar evacuaciones). Esto ha tenido como efecto una percepción del riesgo muy significativa entre los habitantes del Valle de Los Chillos (Salazar y D’Ercole 2009; López Revelo 2018).

    11El hecho de que las zonificaciones no sean representadas de forma probabilística en los mapas ha provocado una interpretación errónea de su significado, ya que a menudo son consideradas representaciones de certezas o garantías sobre el futuro. Igualmente, el hecho de que las zonificaciones no contengan información sobre las propiedades físicas de los flujos ha limitado su uso para la estimación de potenciales pérdidas (cálculos de riesgo), las cuales han tenido que basarse en funciones de fragilidad binarias (p. ej. “sin daño” o “daño total”). Esto último produce estimaciones de pérdidas que contienen grandes incertidumbres (Rodriguez et al. 2017), si además se considera que las evaluaciones de las vulnerabilidades físicas o socioeconómicas, en general, son limitadas (D’Ercole 1996).

    12En cualquier caso, se espera que las limitaciones que tienen los mapas de peligros se reduzcan con las nuevas generaciones de modelos numéricos. El Valle de Los Chillos todavía es una zona en pleno desarrollo urbano y demográfico, y se estima que siga creciendo en las próximas décadas. Por estas razones, los municipios involucrados deberían considerar la producción de mapas y conocimientos sobre los procesos volcánicos como una oportunidad para el futuro, que permita una planificación de su territorio en la que se tome en cuenta el peligro que representan los lahares primarios del Cotopaxi.

    Bibliographie

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    Wolf, Theodore. 1878. Memoria sobre el Cotopaxi y su última erupción acaecida el 26 de junio de 1877. Guayaquil: Imprenta de El Comercio.

    Notes de bas de page

    1https://kestrel-unibristol.readthedocs.io/en/latest/index.html

    Auteurs

    • S. Daniel Andrade
    • Francisco J. Vasconez
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    Carrión, A., Rebotier, J., Metzger, P., & Puente Sotomayor, F. (éds.). (2024). Gestión de riesgos en Quito. Marseille: IRD Éditions, Flacso Ecuador. https://doi.org/10.4000/13b2r
    Carrión, Andrea, Julien Rebotier, Pascale Metzger, et Fernando Puente Sotomayor, éd. Gestión de riesgos en Quito. Marseille: IRD Éditions, Flacso Ecuador, 2024. doi:10.4000/13b2r.
    Carrión, Andrea, et al., éditeurs. Gestión de riesgos en Quito. IRD Éditions, Flacso Ecuador, 2024, https://doi.org/10.4000/13b2r.
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