Вулканы на протяжении тысячелетий ослепляли людей, оставляя целые города в прихоти их разрушительных извержений. Но по сравнению с другими формами стихийных бедствий вулканы фактически предлагают множество тихих подсказок, приводящих к их разрушению. Теперь новые разработки в системах мониторинга вулканов позволяют ученым выявлять, прогнозировать и планировать извержения с большей точностью, чем когда-либо прежде.
Связанный контент
- Как землетрясения и вулканы раскрывают бьющееся сердце планеты
«Теперь мы можем устанавливать на вулканах действительно точные приборы для контроля типов выделяемых газов, и это дает нам представление о том, где находится магма в системе», - говорит Мари Эдмондс, вулканолог из Кембриджского университета. работает среди дымящихся вулканов около 15 лет. «Мы видим тенденции в данных, касающихся извержений, которые вот-вот произойдут».
Эдмондс является частью международной группы под названием Глубокая углеродная обсерватория, которая работает над размещением недавно разработанных газовых датчиков на 15 из 150 наиболее активных вулканов на Земле к 2019 году, чтобы улучшить их способность прогнозировать различные типы извержений во всем мире. На прошлой неделе Глубокая углеродная обсерватория выпустила интерактивную визуализацию, частично поддерживаемую Программой глобального вулканизма Смитсоновского института, которая позволяет общественности наблюдать визуализацию исторических вулканических данных, эволюционирующих во времени.
Визуализация также позволяет зрителям следить за новыми датчиками. Эти датчики непрерывно измеряют выбросы углекислого газа, диоксида серы и водяного пара из вулканов, и помещаются в большие ящики и зарываются под землей с антеннами на поверхности. В последние годы достижения в области электроники сделали их более точными и доступными, что позволило ученым использовать их более широко по всему миру.
Однако размещение этих датчиков на вершине действующих вулканов не без риска. Исследователи должны носить светоотражающие костюмы, чтобы защитить свою кожу от избыточного тепла, и противогазы, чтобы защитить легкие от воздействия агрессивных газов - иногда после прохождения больших расстояний через отдаленные регионы, чтобы добраться до места. Но Эдмонд говорит, что потенциальная польза, которую такая работа может сделать для групп риска, делает более опасными части работы стоящими.
«Прекрасно знать, что вы делаете что-то, чтобы реально помочь людям», - говорит Эдмондс. «Ты думаешь о том, что делаешь, потому что это иногда опасно, но я действительно наслаждаюсь этим».
Вулканолог Тобиас Фишер из Университета Нью-Мексико спускается по крутой стене кратера энергично дегазирующего вулкана Гарелой на Западных Алеутских островах, чтобы собрать образец вулканического газа. (Тарин Лопес, Университет Аляски, Фэрбенкс) В прошлом месяце исследователи из команды Эдмондса прикрепили один из своих датчиков к дрону и за короткий промежуток времени измерили выбросы от удаленного вулкана в Папау, Новая Гвинея, продемонстрировав еще один недавно разработанный метод, используемый для сбора снимков вулканической активности. Эти снимки, собранные на различных вулканах разных типов, помогают ученым лучше понять сложности действий, ведущих к извержению. (Однако беспилотники не могут делать долгосрочные измерения.)
Газовые датчики помогают прогнозировать извержения, потому что, когда магма поднимается, результирующее высвобождение избыточного давления приводит к закупорке газов, растворенных в магме. Двуокись углерода выделяется относительно рано, и, когда магма поднимается вверх, двуокись серы начинает выделяться. Исследователи используют соотношение этих двух газов, чтобы определить, насколько близко магма приближается к поверхности земли, и насколько неизбежным может быть извержение.
Когда магма поднимается, она также проталкивается сквозь скалы в коре и вызывает крошечные землетрясения, которые обычно не ощущаются людьми выше, но обнаруживаются с помощью чувствительного сейсмического оборудования. Команда Эдмондса часто соединяет газовые датчики с сейсмическими станциями и использует данные в тандеме для изучения вулканов
Робин Матоза, исследователь из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, который не участвует в исследованиях Эдмонда, согласен с тем, что технологические достижения в последние годы значительно улучшили способность исследователей понимать внутреннюю работу вулканов и поведение, приводящее к извержениям. В местах, где его команда когда-то имела только несколько сейсмических станций, теперь они могут установить 10 или более из-за меньшего размера и увеличения доступности технологии. По словам Матозы, способность вычислять собранные данные в последние годы также улучшилась.
«Теперь мы легко можем хранить сейсмические данные за годы только на небольшой флэш-накопителе», - говорит Матоза, которая изучает сейсмические сигналы, испускаемые вулканами до извержений. «Таким образом, мы можем легко запросить эти большие данные и узнать больше о процессах, содержащихся в них».
Исследователи из команды Марии Эдмонд готовятся к посадке своего беспилотника после полета через газовый шлейф вулкана Улавун в Папау, Новая Гвинея. Во время полета приборы, установленные на дроне, измеряли газовые соотношения в газовом шлейфе. (Кила Мулина, Обсерватория вулкана Рабаул, Папуа-Новая Гвинея) Чтобы дополнить информацию о газе и сейсмике в более широком масштабе, исследователи используют спутники для изучения извержений сверху. Вулканологи в Аляскинской вулканической обсерватории в Анкоридже и Фэрбенксе регулярно собирают этот набор газовых, сейсмических и спутниковых данных, отслеживая примерно 25 вулканов по всему штату и предлагая жителям раннее предупреждение.
Например, они выпустили серию предупреждений в месяцы, предшествовавшие извержению в 2009 году горы Редбут, примерно в 110 милях (180 км) к юго-западу от Анкориджа. Они также тесно сотрудничают с Федеральной авиационной администрацией, чтобы помочь обнаружить авиационные опасности во время извержений.
Со временем исследователи соглашаются, что спутники будут становиться все более полезными для сбора данных в больших регионах. Но на данный момент спутники менее точны и не так надежны, как другие инструменты, отчасти потому, что они не собирают данные так быстро и плохо функционируют в облачную погоду.
«У вас может быть спутник, проходящий над вулканом, и он может быть скрыт облаками», - говорит Мэтт Хейни, вулканолог из Аляскинской вулканической обсерватории. «Я думаю, что в будущем появятся новые спутники, которые станут еще более мощными».
Несмотря на трудности этой работы, Эдмондс говорит, что прогнозировать извержения вулканов может быть легче, чем некоторые другие опасности из-за множества предупреждающих знаков, предшествующих извержениям, по сравнению с определенными землетрясениями и другими внезапными бедствиями. И хотя исследователи могут быть не в состоянии точно предсказать точный день или час, когда произойдет извержение, быстро развивающаяся технология движет их в этом направлении.
«Чем больше инструментов и больше датчиков вносят свой вклад в наш инструментарий», - говорит Эдмондс. «Мы на шаг ближе».
