Opdagelse af vulkanudbrud

For at låne fra et filosofisk tankeeksperiment:Hvis en vulkan går i udbrud i en fjern del af verden, og ingen hører den, giver det stadig en lyd?

Ja, det gør det. Og ikke kun lyden opstår, men det kan også fortælle forskere om tidspunktet og varigheden af ​​selve udbruddet.

Som en del af FN's omfattende traktat om forbud mod atomprøvesprængninger, et internationalt overvågningssystem blev bygget til at opdage enhver atomeksplosion på Jorden - under jorden, under vandet eller i atmosfæren. Inden for dette system er et netværk til at detektere atmosfærisk infralyd - lydbølger med frekvenser under den nedre grænse for menneskelig hørbarhed - som videnskabsmænd også kan bruge til at spore vulkanudbrud på fjerntliggende steder.

Et nyt casestudie af et internationalt hold af forskere, ledet af UC Santa Barbara geofysiker Robin Matoza, undersøgt data fra 2015-udbruddet af Calbuco-vulkanen i Los Lagos-regionen i Chile. Forskerne valgte denne begivenhed, fordi de kunne sammenligne langtrækkende data med lokale aflæsninger, muliggør undersøgelse af den store vulkaneksplosion ved hjælp af infralydssensorer.

Holdets analyse viste, at infralyd optaget på regionale (15 til 250 kilometer) og lange afstande (større end 250 km), f.eks. på det internationale overvågningssystem, leverede lignende begrænsninger for udbrudets timing og varighed, det samme gjorde data fra et lokalt (mindre end 15 km) seismisk netværk. Deres resultater vises i Journal of Geophysical Research:Solid Earth .

"Vi ønsker at være i stand til at overvåge regioner i verden, hvor mange vulkaner ikke har lokale overvågningsstationer, som Calbuco har, "sagde Matoza, en adjunkt i UCSB's Institut for Jordvidenskab. "Nogle steder - f.eks. Aleuterne i Alaska – det er udfordrende at opretholde observationsnetværk på selve vulkanerne på grund af hårdt vejr og deres fjerntliggende steder. Følgelig, mange aleutiske vulkaner er ikke instrumenterede. Vi ønsker at kunne opdage, lokalisere og karakterisere fjern eksplosiv vulkansk aktivitet, fordi udbrud kan frigive askeskyer til atmosfæren, som er farlige for fly."

I fjerntliggende steder, forskere normalt stole på satellit-baseret teknologi til at overvåge vulkaner, men ifølge Matoza, uden jordbaserede oplysninger, det er svært at vide præcis, hvornår udbruddet skete, og hvor længe det varede.

"Det, der er rart ved infralyd, er, at vi er i stand til at indsamle information længere fra kilden end med traditionelle jordbaserede overvågningsmetoder, "Matoza forklaret." Typisk, seismiske signaler fra udbrud forplanter sig ikke mere end et par hundrede kilometer fra kilden. med Calbuco, for eksempel, du kan se udbruddet meget tydeligt på de lokale overvågningsstationer og ud til omkring 250 kilometer på regionale seismiske netværk, men med infralyd, signalet forplanter sig i atmosfæren i mere end 5, 000 kilometer. Hvad mere er, infralyd leverer anden information end seismiske data alene."

Det chilenske nationale seismiske netværk omfatter et relativt sparsomt antal infralydsensorer, der er placeret sammen med 10 seismometre (seismo-akustiske stationer), som muliggjorde denne undersøgelse. Det ville være værdifuldt at placere sådanne infralydsensorer ved flere seismiske stationer i vulkansk aktive områder. Matoza bemærkede. Det faktum, at en af ​​de chilenske seismo-akustiske stationer kun var 250 kilometer fra udbruddet, fremhæver det betydelige potentiale i eksisterende regionale seismiske netværk for at udvide det internationale overvågningssystem med flere infralydssensorer til udbrudsdetektering og -overvågning.

"En af anbefalingerne fra denne undersøgelse er, at flere seismiske netværk også bør have infralydssensorer, " sagde Matoza. "Det er en ekstra kanal af data til registrering, der giver meget nyttig information til at forbedre vulkanovervågning."