Forskere overvåger vulkanske gasser med digitale kameraer for at forudsige udbrud

Forskere har for første gang vist, at vulkaner udsender karakteristiske pulser af gas et par timer før udbrud, som kan føre til realtidsprognoser af farlige vulkanudbrud, som er svære at forudsige, ifølge forskerne.

Vulkaner udsender gasser både under og mellem udbrud. Overvågning af koncentrationerne og mængden af ​​udledt gas er vigtig for at forstå vulkansk aktivitet, men forholdet mellem periodisk afgasning og de processer under Jordens overflade, der udløser udbrud, er ikke klart, ifølge forskerne.

For bedre at forstå dette forhold, Tásiro Girona, en geofysiker ved Jet Propulsion Laboratory ved California Institute of Technology i Pasadena, Californien, hjalp med at udvikle en teknik, der eksternt indsamler billeder af gasformige vulkanske fjer med en hidtil uset frekvens og præcision ved hjælp af let tilgængelige digitale kameraer. Girona præsenterede resultaterne af sin teknik i sidste måned ved 2017 American Geophysical Union Fall Meeting i New Orleans. De første resultater viser, at der er en forskel mellem normal afgasning mellem udbrud og afgasning lige før et forestående udbrud.

"Vi behøver virkelig ikke have dyrere, komplekse systemer, " sagde Girona, med henvisning til det højt specialiserede udstyr, forskere typisk bruger til fjernovervågning af vulkansk afgasningsaktivitet.

Girona og hans kolleger bruger de digitale kameraer til at overvåge vulkanske faner ved at måle lyset, der preller af vanddråber, de indeholder. Lysets intensitet svarer til mængden af ​​tilstedeværende vanddamp og er repræsenteret digitalt ved pixellysstyrke.

I over et år, de har taget billeder af aktivitet ved vulkanen Turrialba i Cartago, Costa Rica fra en afstand af en kilometer (0,62 miles). Turrialba er en god kandidat til at teste den nye metode, fordi den udviser et bredt spektrum af vulkansk aktivitet, herunder passive gasemissioner under hvile, askeeksplosioner og sporadiske udbrud af ballistik – klippeprojektiler slynget op i luften.

Forskerne isolerede tidsvinduer, hvor krateret var tydeligt synligt, hvilket svarede til observerede begivenheder som stille perioder med afgasning og perioden forud for et ballistisk udbrud. Hver gang vulkanen udsendte gas, de analyserede de digitale billeder for at bestemme, hvor meget gas der blev udsendt, og hvilken slags gas det var.

Forskerne identificerede for første gang periodiske dampimpulser, der varer flere hundrede sekunder, som opstår et par timer før udbrud ved Turrialba, der kaster klippeprojektiler op i luften. Disse pulser af damp afspejler, hvad der sker inde i vulkanen, sandsynligvis i de underjordiske gaslommer, at udløse udbrud, Sagde Girona.

"Overvågning af gasændringerne er et af de mest lovende værktøjer til at kunne forudse udbrud, " sagde Fidel Costa, en vulkanolog ved Earth Observatory i Singapore, som ikke var involveret i projektet. Arbejdet ved vulkanen Turriabla er vigtigt, fordi det er det første eksperiment af sin art, der viser forskellen mellem typerne af afgasning, og det vil være nyttigt til at forudse udbrud af andre vulkaner, som er svære at forudsige, Sagde Costa.

Girona udvider i øjeblikket analyserne til at dække længere tidsperioder og forskellige typer vulkanske begivenheder. Forfining og automatisering af det digitale kameras fjernføler -system, han og hans kolleger udviklede, kunne give forskere mulighed for at overvåge og forudsige vulkanske begivenheder i realtid, han sagde. Han håber at udvide metoden i fremtiden til også at omfatte brugen af ​​satellitbilleder.

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra AGU Blogs (http://blogs.agu.org), et fællesskab af blogs om jord- og rumvidenskab, vært for American Geophysical Union. Læs den originale historie her.