Forskere identificerer flanke-ustabilitet ved en vulkan med historie om kollaps

Jordskred forårsaget af kollaps af ustabile vulkaner er en af ​​de største farer ved vulkanudbrud. En metode til at registrere langsigtede bevægelser af disse bjerge ved hjælp af satellitbilleder kan hjælpe med at identificere tidligere overset ustabilitet ved nogle vulkaner, ifølge Penn State-forskere.

"Når der er et stort vulkanudbrud, der er en chance for, at hvis en flanke af vulkanen er ustabil, kan der være et sammenbrud, " sagde Judit Gonzalez-Santana, en ph.d.-studerende ved Institut for Geovidenskab. "For bedre at udforske denne fare, vi anvendte en stadig mere populær og mere følsom tidsseriemetode til at se på disse bevægelser, eller overflade deformation, over længere perioder."

Ved at bruge tidsserieteknikken, forskerne fandt, at overfladedeformation relateret til flankebevægelse var sket ved Pacaya, en aktiv vulkan i Guatemala, fra 2011 til 2013, hvor vulkanen stort set var stille, og steg frem til et udbrud i 2014. Tidligere arbejde havde ikke identificeret flankbevægelse i løbet af denne tid, sagde forskerne.

"Folk har set på vulkanen med satellit-fjernmåling, men de har ikke opdaget denne langsigtede flankebevægelse eller kryb, " sagde Christelle Wauthier, lektor i geovidenskab. "Fordi overflade deformationsændringer er ret små om året, det kan let være under detektionsgrænserne for konventionelle metoder, men stadig inden for grænserne af Judits arbejde ved at bruge en tidsserietilgang."

Forskere sporer overfladedeformation ved hjælp af radarsatellitter, der er følsomme nok til at opdage ændringer på blot et par centimeter på jorden. Sammenligning af to af disse billeder ved hjælp af den konventionelle Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR) teknik skaber et interferogram, hovedsageligt et kort over overfladebevægelse. Men kvaliteten af ​​InSAR-resultaterne falder med tiden, der adskiller to billeder og kan blive påvirket af selv små ændringer, som fra vegetationsvækst eller en opbygning af aske, der er udspyttet fra en vulkan, sagde forskerne.

Holdet gennemførte i stedet en InSAR-tidsserieanalyse ved hjælp af hundredvis af satellitbilleder taget over år og identificerede overfladedeformation mellem hver.

"Du kan bruge mange af disse kortsigtede overfladebevægelseskort til at give dig information om overfladeforskydning over en lang periode, " sagde Gonzalez-Santana. "Så kan du se på overfladedeformationskortene og se, hvor meget hver pixel har bevæget sig siden den dato, hvor det første billede blev erhvervet, for eksempel."

Resultaterne, offentliggjort i Tidsskrift for vulkanologi og geotermisk forskning , give finere detaljer om vulkansk flankebevægelse, og kan afsløre stigninger i den hastighed, der kryber, som ved Pacaya før udbruddet i 2014, sagde forskerne. Holdet har delt resultaterne med embedsmænd i Guatemala, som overvåger vulkanen.

"Denne slags kryb er ikke ualmindeligt og ikke særlig farlig i sig selv, men hvis du har ekstra tvang, f.eks. fra magma, der er under tryk og skubber mod kammerets væg eller indtrængen, det kan udløse et katastrofalt sammenbrud, "Wauthier sagde." At være i stand til at forstå ustabilitetens adfærd og potentielt registrere ændringer i bevægelseshastigheder er meget kritisk for at overvåge det potentielle sammenbrud. "

Metoden viser lovende for identifikation af deformation, især ved vulkaner, der mangler dyre overvågningsnetværk i realtid, og dem, der er placeret i tropiske områder med tyk vegetation, der skaber problemer for traditionel InSAR, sagde forskerne.

Flanke-ustabilitet studeres ofte ved oceaniske vulkaner, hvor et sammenbrud kunne udløse en dødelig tsunami, ifølge forskerne. Men kollaps sker også inde i landet, blandt andet fremtrædende på Mount St. Helens i 1980.

Pacaya selv oplevede et sammenbrud engang omkring 1. 000 år siden, skabe en skraldskred, der rejste mere end 15 miles, og efterlader et fremtrædende ar på vulkanen. Efterfølgende udbrud har bygget vulkanen op igen, og den kan en dag igen kollapse, sagde forskerne.

"Mere end 10, 000 mennesker bor inden for omkring tre miles fra vulkanen, " sagde Gonzalez-Santana. "Hvis du tager i betragtning, at den sidste lavine rejste 15 miles væk, enhver, der bor i dalene omkring vulkanen, kan være i fare."