https://frosthead.com

Forudsigelse af kaos: Nye sensorer sluger vulkanudbrud, før de sker

Vulkaner har blindsidede mennesker i årtusinder og efterlader hele byer ved indfaldet af deres ødelæggende udbrud. Men sammenlignet med andre former for naturkatastrofe, tilbyder vulkaner faktisk en række rolige spor, der fører frem til deres ødelæggelse. Nu giver nye udviklinger i vulkanovervågningssystemer forskere mulighed for at snuse ud, forudsige og planlægge udbrud med mere præcision end nogensinde før.

Relateret indhold

  • Hvordan jordskælv og vulkaner afslører det bankende hjerte af planeten

”Vi er nu i stand til at sætte rigtig præcise instrumenter på vulkaner til at overvåge de typer gasser, der udsendes, og det giver os en anelse om, hvor magma er i systemet, ” siger Marie Edmonds, en vulkanolog ved University of Cambridge, der har arbejdet blandt fuming vulkaner i omkring 15 år. ”Vi kan se tendenser i dataene vedrørende udbrud, der lige er ved at ske.”

Edmonds er en del af en international gruppe kaldet Deep Carbon Observatory, der arbejder for at placere nyudviklede gassensorer på 15 af de 150 mest aktive vulkaner på Jorden inden 2019 for at forbedre deres kapacitet til at forudsige forskellige typer udbrud verden over. I sidste uge frigav Deep Carbon Observatory en interaktiv visualisering, delvis støttet af Smithsonian Institution's Global Volcanism-program, der giver offentligheden mulighed for at se visualiseringer af historiske vulkanske data udvikle sig gennem tiden.

Visualiseringen lader også seerne følge med, når nye sensorer implementeres. Disse sensorer måler kontinuerligt kuldioxid, svovldioxid og vanddamp, der springer ud af vulkaner, og placeres i store kasser og begraves under jorden med antenner på overfladen. I de senere år har fremskridt inden for elektronik gjort dem mere præcise og overkommelige, hvilket giver forskere mulighed for at bruge dem mere udbredt i hele verden.

Alligevel er det ikke uden risiko at placere disse sensorer oven på aktive vulkaner. Forskere skal bære reflekterende dragter for at beskytte deres hud mod overskydende varme og gasmasker for at beskytte deres lunger mod at blive synget af ætsende gasser - nogle gange efter at have vandret lange afstande gennem fjerntliggende regioner for at nå et sted. Men Edmond siger, at det potentielle gode sådanne arbejde kan gøre for befolkninger, der er i fare, gør de farligere dele af jobbet umagen værd.

”Det er strålende at vide, at man gør noget for faktisk at hjælpe mennesker, ” siger Edmonds. ”Du tænker over, hvad du laver, fordi det undertiden er farligt, men jeg nyder virkelig det.”

Vulkanolog Tobias Fischer fra University of New Mexico vandrer ned ad den stejle kratervæg i den kraftigt afgasende vulkan fra Gareloi på de vestlige Aleutiske Øer for at indsamle en vulkangasprøve. Vulkanolog Tobias Fischer fra University of New Mexico vandrer ned ad den stejle kratervæg i den kraftigt afgasende vulkan fra Gareloi på de vestlige Aleutiske Øer for at indsamle en vulkangasprøve. (Taryn Lopez, University of Alaska Fairbanks)

I den sidste måned knyttet forskere fra Edmonds 'team en af ​​deres sensorer til en drone og målte emissioner fra en fjerntliggende vulkan i Papau Ny Guinea i løbet af en kort periode, hvilket demonstrerer en anden nyligt udviklet teknik, der blev brugt til at indsamle snapshots af vulkansk aktivitet. Når disse snapshots samles over en række forskellige typer vulkaner, hjælper forskerne med at forstå kompleksiteten af ​​aktiviteterne, der fører op til et udbrud. (Hvad droner imidlertid ikke kan gøre, er at tage langsigtede målinger.)

Gassensorer hjælper med at forudsige udbrud, fordi, når magma stiger op, opløses den resulterende frigivelse af tryk overhead, uhærksgasser i magmaen. Kuldioxid bølger relativt tidligt ud, og når magma glider højere op, begynder svovldioxid at rykke ud. Forskere bruger forholdet mellem disse to gasser til at bestemme, hvor tæt magmaen kommer på jordoverfladen, og hvor nær forestående et udbrud kan være.

Når magma stiger, skubber den også igennem klippen i skorpen og forårsager små jordskælv, som normalt ikke føles af mennesker ovenfor, men detekteres med følsomt seismisk udstyr. Edmonds 'team parrer ofte gassensorer med seismiske stationer og bruger dataene i tandem til at studere vulkaner

Robin Matoza, en forsker ved University of California i Santa Barbara, som ikke er involveret i Edmonds forskning, er enig i, at teknologiske fremskridt i de senere år drastisk har forbedret forskernes evne til at forstå den indre virkning af vulkaner og den adfærd, der fører til udbrud. På steder, hvor hans team engang havde nogle få seismiske stationer, kan de nu have installeret 10 eller mere på grund af den mindre størrelse og stigende prisoverkommelighed for teknologien. Evnen til at beregne de indsamlede data er også forbedret i de senere år, siger Matoza.

”Nu er vi nemt i stand til at lagre seismiske data, der er værd med mange år, bare på et lille flashdrev, ” siger Matoza, der studerer seismiske signaler frigivet af vulkaner før udbrud. ”Så vi kan nemt forespørge de store data og lære mere om de processer, der er indeholdt i dem.”

volcano_image_2.jpg Forskere i Marie Edmonds team forbereder sig på at lande deres drone efter en flyvning gennem gasstrømmen fra Ulawun-vulkanen i Papau Ny Guinea. Under flyvningen målte instrumenter monteret på dronen gasforhold i gasrøret. (Kila Mulina, Rabaul Volcano Observatory, Papua Ny Guinea)

For at supplere gas- og seismisk information i bredere skala bruger forskere satellitter til at undersøge udbrud ovenfra. Vulkanologer ved Alaska Volcano Observatory i Anchorage og Fairbanks indsamler denne pakke gas-, seismiske og satellitdata til regelmæssigt og overvåger omtrent 25 vulkaner over hele staten og tilbyder tidlige advarsler til beboerne.

For eksempel frigav de en række advarsler i månederne op til udbruddet af Mount Redbout i 2009, ca. 110 km sydvest for Anchorage. De arbejder også tæt sammen med den føderale luftfartsadministration for at hjælpe med at opdage luftfarer under udbrud.

Over tid er forskerne enige om, at satellitter bliver mere og mere nyttige til at indsamle data over store regioner. Men i øjeblikket er satellitter mindre præcise og ikke så pålidelige som de andre værktøjer, til dels fordi de ikke indsamler data så hurtigt og ikke fungerer godt under overskyet vejr.

”Du kan få et satellitpas over en vulkan, og det kan tilsløres af skyer, ” siger Matt Haney, en vulkanolog ved Alaska Volcano Observatory. ”Jeg kan forestille mig, at der i fremtiden vil være nye satellitter, der bliver lanceret, der vil være endnu mere magtfulde.”

På trods af udfordringerne ved dette arbejde siger Edmonds, at det kan være lettere at forudsige vulkanudbrud end nogle andre farer på grund af udvalget af advarselsskilte forud for udbrud sammenlignet med visse jordskælv og andre pludselige katastrofer. Og selvom forskerne muligvis ikke er i stand til at forudsige den nøjagtige dag eller time, at der vil opstå en udbrud endnu, bevæger de hurtigt fremrykkende teknologi dem i den retning.

”Jo flere instrumenter og flere sensorer bare bidrager til vores værktøjskasse, ” siger Edmonds. ”Vi er et skridt nærmere.”

Forudsigelse af kaos: Nye sensorer sluger vulkanudbrud, før de sker