¿Por qué se forman tormentas eléctricas durante las erupciones volcánicas?

Uno de los espectáculos más impresionantes de la Madre Naturaleza

Aunque las tormentas eléctricas no necesiten de la actividad volcánica para su formación, estas pueden surgir durante las erupciones, creando un espectáculo aún más intimidatorio que el protagonizado por el propio volcán. Durante una erupción volcánica se produce la emisión de una columna piroclástica cuyos elementos interactúan no solo con los componentes presentes en la propia atmósfera sino con aquellos incluidos en la columna. La creación de nubes de tormentas en las erupciones volcánicas puede darse por varios mecanismos como la electrificación de las cenizas por su interacción con agua, por fragmentación, por separaciones de tamaño o incluso por la interacción entre las propias partículas de agua. 

¿Qué procesos causan la aparición de las nubes de tormenta? 

Explicado de manera sencilla las nubes de tormenta son creadas por diferencias entre cargas negativas y positivas produciendo energía estática que, al acumularse, produce la ruptura dieléctrica del aire, liberando la energía en forma de relámpagos. 

Mecanismos de creación por la electrificación de las cenizas

En el caso de la electrificación de las cenizas se han observado ampliamente en las erupciones freáticas. Estás ocurren cuando se produce la vaporización súbita de una masa de agua al contacto con las enormes temperaturas alcanzadas por los productos volcánicos. De esta manera se produce una diferencia de carga como la del volcán de Surtsey (Islandia) en 1963, que posteriormente favorece la formación de tormentas eléctricas. 

Mecanismos de formación por fractoemisión y colisión

Otras erupciones se producen sin necesidad de incluir la interacción con agua y tienen que ver con la fragmentación y colisión de las cenizas. Este tipo de tormentas eléctricas surgen tanto por la electricidad estática a causa de la fricción de las partículas como la fractoemisión de una carga residual opuesta al gas circundante. Algunos modelos, como los sugeridos por Miura et al. (2002), incluso plantean la posibilidad de que el tamaño de las partículas dentro de la nube piroclástica también tenga una implicación directa en la distribución de cargas de distinto símbolo. Mostrándose una estratificación de cargas dentro de la columna piroclástica. 

Esta hipótesis se apoya en la captura de iones que sí tiene relación directa con el tamaño de las partículas y la velocidad de la caída asociada a las mismas. Aunque de manera indirecta y de menor importancia que las anteriores, dado que no se ha encontrado un proceso de electrificación que dependa exclusivamente del tamaño. 

Creación por analogía a las nubes de tormenta 

Es imposible dejar fuera el modelo análogo a la formación de nubes de tormenta por la interacción de las distintas fases del agua. En las erupciones volcánicas se expulsan enormes cantidades de agua que al llegar a los 7 km aproximadamente produce una electrificación similar a las nubes de tormenta. En las tormentas convencionales las partículas de hielo responsables de las diferencias de carga se producen en un rango de temperaturas de 0 a -40ºC mientras que en las erupciones se producen en rangos de -10 y -20ºC. Esta diferencia se debe a que a estos niveles las cenizas actúan como núcleos de condensación de agua y hielo, acelerando el proceso. Sin embargo, la unión de gotas de agua a estos núcleos no es suficiente para provocar precipitaciones. No ocurre lo mismo con la fricción, que se produce por la colisión de partículas de diverso tamaño de esas cenizas nucleadas. 

Peculiaridades importantes de las columnas piroclásticas 

Hay que tener en cuenta que una columna piroclástica produce corrientes ascendentes mayores que las formadas en las nubes de tormenta por convección de aire y por tanto estos procesos se dan más rápido y con mayor eficiencia. Esta característica convierte a este tipo de tormentas eléctricas en un evento prematuro de las erupciones volcánicas que permiten detectarlas en etapas prematuras de actividad. Lo que contribuiría a la detección de erupciones incluso en lugares remotos del planeta. Por supuesto, estos eventos súbitos han de estudiarse en su contexto para separarlos de eventos meteorológicos convencionales y no falsear los datos. 

Combinación de los mecanismos de creación de tormentas eléctricas

Como se puede observar la formación de nubes de tormenta en erupciones volcánicas pueden deberse a diferentes mecanismos y todos ellos pueden solaparse unos con otros, contribuyendo a un espectáculo más llamativo y de mayor impacto. La presencia de agua resulta fundamental en muchos casos, por lo que resulta evidente que la composición del magma es un parámetro para tener en cuenta. Por otro lado, la cantidad de volátiles determinan la explosividad de la columna eruptiva y por tanto la altura que alcanza, lo que tiene un enorme peso en la formación de nubes de tormenta.

Daños indirectos debidos a la creación de tormentas 

Aunque existan diversas hipótesis sobre la formación de estos fenómenos durante las erupciones, resulta evidente lo dañino que puede ser la formación de nubes de tormenta durante una erupción volcánica. Junto al agua y al CO2, pueden incluirse otros elementos como el dióxido de azufre (SO2), que al condensarse pueden precipitarse en forma de lluvia. 

La lluvia ácida se convierte en otra consecuencia de los eventos volcánicos interfiriendo en el correcto desarrollo de las plantas y algunos microorganismos. Además, si las condiciones son propicias dependiendo de las latitudes y la época del año, las lluvias torrenciales también pueden afectar a los efectos de la erupción. La presión ejercida por el magma es más efectiva al romper rocas húmedas que rocas secas y un terreno tan inestable como el que nos ocupa puede sufrir deslizamientos de tierra, tan peligrosos como las propias coladas de lava. 

Por si no fueran suficientes los efectos catastróficos directos que producen las erupciones volcánicas, se deben añadir los efectos indirectos de estos eventos. Una prueba más de que la naturaleza es un sistema íntimamente conectado cuyos desequilibrios tienen sus consecuencias.