Naukowcy przewidują erupcje wulkanów na podstawie danych satelitarnych

Wydaje się, że naukowcy są o krok bliżej do przewidzenia erupcji wulkanów – problemu, który nęka wulkanologów od dziesięcioleci. Badania opublikowane w zeszłym tygodniu w Nature Geoscience wykazały, że wykorzystanie obserwacji satelitarnych do obliczenia, jak szybko pod powierzchnią wulkanów gromadzi się stopiona skała lub magma, może przewidzieć pewne erupcje z tygodniowym lub miesięcznym wyprzedzeniem.

„Wszelkie informacje, których możemy użyć do uzyskania tej prognozy, będą ważne, ponieważ im więcej czasu będziesz musiał ostrzec ludzi, że mogą podjąć działania, tym bardziej możesz zmniejszyć skutki erupcji” – powiedział wulkanolog Michael Poland. od US Geological Survey do VOA. „To wszystko, co mamy, naprawdę, jeśli chodzi o zmniejszenie skutków erupcji – aby zejść z drogi”.

Większość wulkanów nie wybucha bez ostrzeżenia. Pęcznieją, wywołują niewielkie trzęsienia ziemi i uwalniają gaz, który prowadzi do erupcji – co wulkanolodzy nazywają „potrząsaniem”. Ale chociaż wulkany rzadko wybuchają zupełnie znikąd, nierzadko zdarza się, że niepokój pojawia się bez erupcji.

„Wyzwaniem jest zrozumienie, kiedy te zmiany parametrów monitorowania doprowadzą do erupcji, a kiedy nie” – powiedział VOA Federico Galetto, wulkanolog z Cornell University i pierwszy autor nowego badania.

Obecnie złotym standardem prognozowania erupcji jest wysoce zlokalizowana obserwacja poszczególnych wulkanów, powiedziała Polska. Ale większość wulkanów nie jest ściśle monitorowana na ziemi. W przeciwieństwie do tego, deformację – jak wulkany pęcznieją i zniekształcają się podczas ubijania – można zmierzyć z kosmosu nawet w przypadku najbardziej odległych wulkanów.

„Technika deformacji satelitów naprawdę pokazała, że ​​wiele z tych wulkanów nadmuchuje się i opróżnia, co pozwala nam pomóc w wymyśleniu tego rodzaju prognozy „Świętego Graala” w niektórych miejscach, w których nie ma danych ziemskich” – powiedziała Polska. .

Niestety sama deformacja nie może wiarygodnie przewidzieć erupcji. Ale Galetto i jego koledzy uważali, że szybkość przepływu magmy, którą można obliczyć na podstawie danych o deformacji, może działać lepiej.

Aby się tego dowiedzieć, wzięli pod uwagę 45 epizodów ubijania kalder bazaltowych – pospolitych wulkanów, które często wyglądają jak płaskie, szerokie tarcze ciemnej skały bazaltowej, w tym wulkanów na Hawajach, Islandii i Wyspach Galapagos. Kaldery bazaltowe są uważane za stosunkowo łatwe do zbadania dzięki stosunkowo płytkim komorom magmowym – kałużom stopionej skały pod powierzchnią Ziemi – oraz częstym erupcjom i są obserwowane od dłuższego czasu.

„Wybrali podzbiór, w którym mamy dużo informacji i wiele obserwacji, te kaldery bazaltowe” – powiedział Polska. „Mamy duże doświadczenie z tego typu wulkanami… zwykle są świetnymi laboratoriami”.

Analiza Galetto wykazała, że ​​szybkość przepływu magmy wiarygodnie przewidziała, czy ubijanie zakończy się pęknięciem komory magmowej – co zwykle powoduje erupcję – czy po prostu zawiedzie.

Wszystkie wulkany w zbiorze danych o szybkości przepływu magmy większej niż jedna dziesiąta kilometra sześciennego rocznie — około 40 000 basenów olimpijskich — pękły w swoich komorach magmowych w ciągu jednego roku. 10-krotnie niższe napływy nie prowadziły do ​​pęknięcia komory magmowej w 89% przypadków i nigdy przed ponad rocznym pobudzeniem. Trudniejsze do przewidzenia były wulkany o średnim natężeniu przepływu, a w grę wchodziły takie czynniki, jak rodzaj skały i rozmiar komory magmowej.

„To naprawdę obiecujące” – powiedział Galetto. „To wygląda jak [be] działa bardzo dobrze na tego typu wulkanach”.

Obliczenia Galetto i jego zespołu sugerują, że niskie szybkości przepływu magmy nie powodują erupcji, ponieważ powoli wypełniające się komory magmy zachowują się trochę jak lepka masa lub melasa, sącząc się, aby pomieścić powolny przepływ magmy, który wchodzi bez pękania. Szybkie przepływy zwiększają ciśnienie wystarczająco gwałtownie, aby rozbić komory magmowe zamiast je ściskać.

„To ma sens” – powiedział Polska. „Im szybciej nadmuchasz balon, tym większe prawdopodobieństwo, że pęknie”. Ostrzegł jednak, że wykorzystanie nowych wyników do przewidywania konkretnych wulkanów będzie wyzwaniem.

„W wulkanologii zawsze potrzebny jest poziom lokalnej wiedzy o wulkanie, ponieważ każdy wulkan jest inny” – powiedział. „Ale możemy nauczyć się kilku ogólnych trendów… które mogą pomóc skierować nas we właściwym kierunku, gdy patrzymy na te konkretne systemy, które próbujemy przewidzieć.

Opierając się na swoich wynikach, Galetto uważa, że ​​tempo przepływu magmy może pomóc przewidzieć erupcje z tygodniowym lub miesięcznym wyprzedzeniem w kalderze bazaltowej. Ale wciąż jest wiele do zrobienia. Powiedział, że precyzyjne dostrojenie obliczeń prognostycznych z danymi specyficznymi dla wulkanu, jak opisała Polska, będzie ważne dla tworzenia dobrych prognoz, a także zbierania i analizowania lepszych danych dotyczących deformacji satelitów.

„Mój artykuł to tylko początek, a nie koniec” – powiedział Galetto. „Powinniśmy zacząć… aby sprawdzić, czy ten związek można znaleźć w innych wulkanach. Ponieważ innym punktem jest próba rozszerzenia tych wyników nie tylko na grupę wulkanów, którą badałem, ale także próbę rozszerzenia tych wyników na inne grupy wulkanów. I będzie to znacznie bardziej skomplikowane.