Quantifying recent pyroclastic and lava flows at Arenal Volcano, Costa Rica, using medium-footprint lidar

Abstract

Arenal volcano is a small, active stratovolcano in Costa Rica. In 1998 and 2005, NASA’s Laser Vegetation Imaging Sensor (LVIS) was used to collect wide-swath 3- dimensional topographic images of the volcano. The LVIS is a full-waveform, scanning, medium-sized footprint, airborne laser altimeter system. By digitally recording the shape of the returning laser pulse (waveform), the LVIS provides a precise and accurate view of both the sub-canopy and canopy-top topographies as well as the vertical and horizontal structure of vegetation at 15– 25 m horizontal resolution. By comparing georeferenced waveform data collected in 1998 and 2005, we mapped lava and pyroclastic flows deposited during this period. The active crater grew by 3.82 m yr 1. A flow volume estimate of 2.19 107 m3 (Dense Rock Equivalent of 1.89 107 m3 or 0.085 m3s 1) Nwas obtained for the period 1998 to 2005. Precise elevation and elevation change data such as those provided by the LVIS are essential to calculate eruption volume and to study magma-supply dynamics, as well as assess the danger posed by the volcano to the local population from hazards such as pyroclastic flows.

El volcán Arenal es un pequeño estratovolcán activo en Costa Rica. En 1998 y 2005, se utilizó el Sensor de Imágenes Láser de Vegetación (LVIS) de la NASA para obtener imágenes topográficas tridimensionales de amplia franja del volcán. El LVIS es un sistema altímetro láser aerotransportado de tamaño mediano, con escaneo de forma de onda completa. Al registrar digitalmente la forma del pulso láser de retorno (forma de onda), el LVIS proporciona una vista precisa y exacta de las topografías del subdosel y la copa del dosel, así como de la estructura vertical y horizontal de la vegetación con una resolución horizontal de 15 a 25 m. Al comparar los datos de forma de onda georreferenciados recopilados en 1998 y 2005, se cartografiaron los flujos de lava y piroclásticos depositados durante este período. El cráter activo creció 3,82 m/año. Se obtuvo una estimación del volumen de flujo de 2,19·10⁻¹ m³ (equivalente de roca densa de 1,89·10⁻¹ m³ o 0,085 m³ s³) para el período de 1998 a 2005. Los datos precisos de elevación y cambio de elevación, como los proporcionados por el LVIS, son esenciales para calcular el volumen de erupción y estudiar la dinámica del suministro de magma, así como para evaluar el peligro que representa el volcán para la población local debido a peligros como los flujos piroclásticos.