De første globale kort over vulkanske emissioner bruger NASA -satellitdata

Vulkaner bryder ud, de spytter aske, deres arrede flanker løber undertiden med både lava og jordskred. Men kun lejlighedsvis. En mindre dramatisk, men vigtig proces er kontinuerlige gasemissioner fra vulkaner; med andre ord, mens de puster ud. En række vulkaner rundt om i verden udånder løbende vanddamp, der er fyldt med tungmetaller, carbondioxid, svovlbrinte og svovldioxid, blandt mange andre gasser. Af disse, svovldioxid er det nemmeste at opdage fra rummet.

I en ny undersøgelse offentliggjort i Videnskabelige rapporter denne uge, et hold ledet af forskere fra Michigan Technological University skabte den første, virkelig global opgørelse over vulkanske svovldioxidemissioner, ved hjælp af data fra det hollandsk-finske ozonovervågningsinstrument på NASAs jordobservationssystem Aura-satellit, der blev opsendt i 2004. De kompilerede emissionsdata fra 2005 til 2015 for at producere årlige estimater for hver af 91 vulkaner, der i øjeblikket udsender på verdensplan. Datasættet vil hjælpe med at forfine klima- og atmosfæriske kemiske modeller og give mere indsigt i menneskelige og miljømæssige sundhedsrisici.

"Mange mennesker er måske ikke klar over, at vulkaner løbende frigiver ret store mængder gas, og kan gøre det i årtier eller endda århundreder, " siger vulkanolog Simon Carn, en lektor ved Michigan Tech i Houghton, Michigan, og hovedforfatteren af ​​det nye studie. "Fordi de daglige emissioner er mindre end et stort udbrud, effekten af ​​en enkelt fane virker måske ikke mærkbar, men den samlede effekt af alle vulkaner kan være betydelig. Faktisk, gennemsnitlig, vulkaner frigiver det meste af deres gas, når de ikke er i udbrud."

Carn og hans team fandt ud af, at vulkaner hvert år tilsammen udsender 20 til 25 millioner tons svovldioxid til atmosfæren. Selvom dette tal er højere end det tidligere skøn lavet i slutningen af ​​1990'erne baseret på jordmålinger, den nye forskning omfatter data om flere vulkaner, herunder nogle, som forskere aldrig har besøgt, og det er stadig lavere end menneskelige emissioner af svovldioxidforureningsniveauer.

Menneskelige aktiviteter udsender omkring to gange så meget svovldioxid til atmosfæren, ifølge medforfatter Vitali Fioletov, en atmosfærisk videnskabsmand ved Environment and Climate Change Canada i Toronto, Ontario. Han førte bestræbelserne på at katalogisere svovldioxidemissionskilder fra menneskelige aktiviteter og vulkaner og spore emissioner fra satellitobservationerne tilbage til deres kilde ved hjælp af vinddata.

Menneskelige emissioner er imidlertid faldende i mange lande på grund af strengere forureningskontrol på kraftværker som afbrænding af svovlfattigt brændstof og teknologiske fremskridt for at fjerne det under og efter forbrænding. Efterhånden som de falder, betydningen af ​​vedvarende vulkanske emissioner stiger. Vulkaner giver naturlige baggrundsniveauer af svovldioxid, der skal tages i betragtning, når man studerer den globale atmosfære og regionale effekter.

Atmosfæriske processer omdanner gassen til sulfataerosoler - små suspenderede partikler i atmosfæren - der reflekterer sollys tilbage i rummet, forårsager en kølende effekt på klimaet. Sulfat aerosoler nær landoverfladen er skadelige at indånde. Ud over, svovldioxid er den primære kilde til sur regn og irriterer hud og lunger. Sundhedsproblemer med svovldioxidfaner er i gang i samfund på skråningerne af vedvarende afgassende vulkaner som Kilauea på Hawaii og Popocatepetl i Mexico.

Med daglige observationer, sporing af svovldioxidemissioner via satellit kan også hjælpe med udbrudsprognoser. Sammen med måling af seismisk aktivitet og jorddeformation, videnskabsmænd, der overvåger satellitdata, kan potentielt opfange mærkbare stigninger i gasemissioner, der kan gå forud for udbrud.

"Det er et supplement til jordbaseret overvågning, "Carn siger, tilføjer, at hans team siger, at begge dele er nødvendige. "Jordbaserede målinger af vulkanske gasser, der er sværere at måle fra rummet, såsom kuldioxid, er afgørende. Men satellitdataene kunne give os mulighed for at målrette nye jordbaserede målinger på uovervågede vulkaner mere effektivt, fører til bedre skøn over vulkanske kuldioxidemissioner."

Jordbaserede data er mere detaljerede, og i områder som Mellemamerika, hvor store svovldioxidudsendende vulkaner er tæt på hinanden, de skelner bedre fra hvilke specifikke vulkangasplumes der kommer fra. Imidlertid, mens feltmålinger af svovldioxidemissioner er stigende, de er stadig for sparsomme til at sammensætte et sammenhængende globalt billede.

Det er her denne nye beholdning er praktisk; den når så langt som til de fjerne vulkaner på Aleuterne og giver konsistente målinger over tid fra verdens største udledere, herunder Ambrym i Vanuatu og Kilauea på Hawaii.

"Satelitter giver os et unikt "stort billede" af vulkanske emissioner, som er svært at opnå ved hjælp af andre teknikker, " siger Carn. "Vi kan bruge dette til at se på tendenser i svovldioxidemissioner på skalaen af ​​en hel vulkansk bue."

Arbejdet fremhæver nødvendigheden af ​​konsistente langsigtede data, ifølge medforfatter Nick Krotkov, en atmosfærisk videnskabsmand ved NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, som producerer svovldioxiddata fra Aura-satellitten. "Hvis du vil se på trends eller lave anden videnskab, den længere tidsserie er virkelig kritisk. Værdien af ​​data stiger med deres varighed, " han sagde.

De nye oplysninger om vulkanske emissioner samler muligheder for at forbedre overvågningen af ​​naturlige farer, menneskers sundhedsrisici og klimaprocesser - et vulkansk åndedrag ad gangen.