For at forudsige vulkanudbrud under vandet, videnskabsmand ser på billeder fra rummet

En ny undersøgelse foreslår havmisfarvningsdata opnået fra satellitbilleder som et nyt kriterium til at forudsige, om et udbrud truer for en undervandsvulkan.

Der har været hyppige udbrud af undersøiske vulkaner i de senere år. Alene de seneste to år registrerede eksplosionerne af Anak Krakatau i Indonesien, White Island i New Zealand, og Nishinoshima Island i Japan. At observere tegn på vulkansk uro er afgørende for at give livreddende information og sikre, at luft- og sørejser er sikre i området.

Selvom det kan være svært at forudsige, hvornår en vulkan vil gå i udbrud, da de hver især opfører sig forskelligt, videnskabsmænd er på udkig efter disse afslørende tegn:øget seismisk aktivitet, udvidelse af magma pools, stigning i frigivelse af vulkansk gas, og temperaturen stiger.

For undersøiske vulkaner, Yuji Sakuno, fjernmålingsspecialist og lektor ved Hiroshima University's Graduate School of Advanced Science and Engineering, foreslået en ny indikator - havfarve.

Forholdet mellem den kemiske sammensætning af misfarvet havvand og vulkansk aktivitet har været kendt i lang tid. Stadig, der har været meget få kvantitative undersøgelser, der brugte fjernmåling til at udforske det. Og blandt disse få undersøgelser, kun reflektansmønsteret for misfarvet havvand er blevet analyseret.

"Dette er et ekstremt udfordrende forskningsresultat til at forudsige vulkanske katastrofer, der ofte har fundet sted i forskellige dele af verden i de senere år ved hjælp af et nyt indeks kaldet havfarve, " sagde Sakuno.

"Jeg var den første i verden, der foreslog forholdet mellem havfarveinformationen fra satellitter og den kemiske sammensætning omkring undersøiske vulkaner."

Resultaterne af undersøgelsen er offentliggjort i april 2021-udgaven af ​​tidsskriftet Vand .

Sakuno forklarede, at vulkaner frigiver kemikalier afhængigt af deres aktivitet, og disse kan ændre farven på det omgivende vand. En højere andel af jern kan forårsage en gul eller brun misfarvning, mens øget aluminium eller silicium kan plette vandet med hvide pletter.

Et problem, imidlertid, er, at sollys også kan spille et puds med havfarven. Undersøgelsen så på, hvordan tidligere forskning, der kromatisk analyserede varmt kildevand, overvandt denne forhindring og fiksede lysstyrkeproblemer. En relationel model mellem havvandsfarve og kemisk sammensætning blev udviklet ved hjælp af det XYZ kolorimetriske system.

Sakuno undersøgte billeder af Nishinoshima Island taget sidste år af Japans GCOM-C SGLI og Himawari-8 satellitter. Himawari-8 blev brugt til at observere vulkansk aktivitet og GCOM-C SGLI til at få havfarvedata. GCOM-C SGLIs korte observationscyklus - den tager billeder af havet hver 2.-3. dag - og høj rumlig opløsning på 250 m gør den til et ideelt valg til overvågning.

Ved at bruge den nye indikator, Sakuno tjekkede satellitdata fra januar til december 2020 og var i stand til at opfange tegn på truende vulkansk uro på Nishinoshima-øen cirka en måned før det overhovedet startede.

"I fremtiden, Jeg vil gerne etablere et system, der kan forudsige vulkanudbrud med højere nøjagtighed i samarbejde med Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA), Søfartssikkerhedsagenturet, som overvåger undersøiske vulkaner, og relateret forskning, " han sagde.