Forudsigelse af udbrud ved hjælp af satellitter og matematik

Vulkanologer begynder at bruge satellitmålinger og matematiske metoder til at forudsige udbrud og for bedre at forstå, hvordan vulkaner fungerer, viser en ny artikel i Grænser i geovidenskab .

Mens magma skifter og flyder under jordens overflade, jorden ovenover bøjer og dirrer. Moderne satellitteknologier, ligner GPS, kan nu spore disse bevægelser, og geovidenskabsmænd begynder at tyde, hvad dette afslører om, hvad der sker under jorden – såvel som hvad der sandsynligvis vil ske i fremtiden.

"Vi er de første, der har udviklet en strategi ved hjælp af dataassimilering til succesfuldt at forudsige udviklingen af ​​magma-overtryk under en vulkan ved hjælp af kombinerede jorddeformationsdatasæt målt af Global Navigation Satellite System (mere kendt som GPS) og satellitradardata, " forklarer Mary Grace Bato, hovedforfatter af undersøgelsen og en forsker ved Institut des Sciences de la Terre (ISTerre) i Frankrig.

Bato og hendes samarbejdspartnere er blandt de første til at teste, om dataassimilering, en metode, der bruges til at inkorporere nye målinger med en dynamisk model, kan også anvendes i vulkanundersøgelser for at give mening i sådanne satellitdata. Meteorologer har længe brugt en lignende teknik til at integrere atmosfæriske og oceaniske målinger med dynamiske modeller, giver dem mulighed for at forudsige vejret. Klimaforskere har også brugt samme metode til at estimere den langsigtede udvikling af klimaet på grund af kulstofemissioner. Men vulkanologer er lige begyndt at undersøge, om teknikken også kan bruges til at forudsige vulkanudbrud.

"Mængden af ​​satellit- og jordbaserede geodætiske data (dvs. GPS-data) er steget enormt på det seneste, " siger Bato. "Udfordringen er, hvordan man bruger disse data effektivt, og hvordan man integrerer dem med modeller for at få en dybere forståelse af, hvad der sker under vulkanen, og hvad der driver udbruddet, så vi kan bestemme nær-realtid og præcise forudsigelser om vulkansk uro."

I deres seneste forskning, Bato og hendes kolleger er begyndt at besvare disse spørgsmål ved at simulere en type vulkan - dem, der bryder ud med begrænset "eksplosivitet" på grund af opbygningen af ​​det underliggende magmatryk. Gennem deres udforskende simuleringer, Bato var i stand til korrekt at forudsige det overtryk, der driver et teoretisk vulkanudbrud, samt formen på det dybeste underjordiske magmareservoir og strømningshastigheden af ​​magma ind i reservoiret. Sådanne reservoirer er typisk miles under overfladen og, som sådan, de er næsten umulige at studere med eksisterende metoder.

Geoscientists mangler stadig at forbedre de nuværende vulkanske modeller, før de kan anvendes bredt til virkelige vulkaner, men Bato og hendes kolleger begynder allerede at teste deres metoder på Grímsvötn-vulkanen i Island og Okmok-vulkanen i Alaska. De mener, at deres strategi vil være et vigtigt skridt mod mere præcise forudsigelser af vulkansk adfærd.

"Vi forudser en fremtid, hvor daglige eller endda timelige vulkanudsigter vil være mulige - ligesom enhver anden vejrbulletin, " siger Bato.

Denne forskning er en del af en bredere samling af artikler, der fokuserer på vurdering af vulkansk fare.