Аналіз супутникових даних виявляє попереджувальні знаки, які передвіщали вулканічне виверження та цунамі

У 2018 році сторона вулкана Анак Кракатау обвалився в потужному виверженні і випустила цунамі, яка вбила сотні і поранила тисячі на сусідній Яві та Суматрі в Індонезії. Новий аналіз супутникових даних показав, що гори роками ковзають і прискорюються перед виверженням – в галузі, яка могла потенційно запропонувати попередження про колапс.

Команда під керівництвом дослідників у штаті Пенн нещодавно опублікувала ці висновки в журналі Листи геофізичних досліджень.

“Океанські вулкани, коли вони нестабільні, можуть катастрофічно руйнуватися і генерувати цунамі”,-сказала Крістелл Ваутьє, доцент геологічних наук у штаті Пенн і співавтор дослідження.

“І коли це сталося в 2018 році, понад 400 людей загинули, оскільки ніхто не мав інструментів на місцях, щоб потенційно знати, якщо відбулося прискорення чи зміни в деформаційній поведінці. Ніхто не знав, що колапс неминучий. Це дослідження показує, на жаль, ретроспективно, що ми можемо передати його, якщо у нас цей дистанційний набір даних, щоб отримати поверхневу деформацію”.

Вчені можуть відслідковувати рухи землі – або поверхневу деформацію – використовуючи радіолокаційні супутники, досить чутливі, щоб помітити зміни всього кілька дюймів.

У цій роботі команда використовувала техніку дистанційного зондування під назвою інтерферометричний радіолокатор синтетичної діафрагми (Insar), щоб створити високоточні карти цих змін у часі. Дослідники проаналізували більше десятиліття даних трьох супутників-ало-1, космозагми та Sentinel 1-і використовували методи Insar для відображення деформації вперед до виверження Анак Кракатау 2018 року.

“В цілому, розлом від загону зазнала приблизно 15 метрів – приблизно 50 футів – ковзання з 2006 по 2018 рік із періодом прискорення та уповільнення, а також помітним прискоренням до краху 2018 року”, – сказав Янг Чеол Кім, докторський кандидат у штат Пенн та провідний автор дослідження.

Хоча методика InSAR не є новою, рідко аналізувати таку велику кількість даних, зазначили вчені. Робота вимагала доступу до високоефективного комп’ютерного кластеру, керуючим Інститутом обчислювальних та даних Пенна.

“Інтеграція сотень радіолокаційних зображень вимагає великої кількості обчислювальної потужності”, – сказав Ваутьє. “Це багато зберігання даних та обробки даних, і це потребує певного часу та ресурсів.”

Тим не менш, методика може показати обіцянку для моніторингу активних вулканів на океан, особливо в місцях, де інші моніторинг недоступний, зазначили вчені.

Ковзання виникає, коли є слабкість – або винна – за вулканом. Вулкан зростає більше, коли він з часом спалахує, і врешті -решт він досягає порогу, де є занадто багато ваги, щоб підтримка вини, що призводить до краху.

Цей процес може починатися як “повільний зсув” протягом багатьох років, сказав Ваутьє, але коли він починає прискорюватися, це може бути ознакою того, що крах неминуче.

“Весь шматок вулкана, який розвалився, вже рухався – як повільний зсув”, – сказав Ваутьє, який є радником Кіма. “І, так, дуже важливо мати можливість дивитись на тимчасову еволюцію цієї деформації, тому що якщо у вас є прискорення, це може призвести до краху. Наші дані показують, що, в основному, був попередник краху”.

Дослідники заявили, що інших способів відстежувати деформації, як, наприклад, ґрунтові GPS-інструменти, часто не вистачає в таких місцях, як Анак Кракатау. Оскільки це активний вулкан, є проблеми з безпекою та дозволом. Наземне обладнання дорого для розгортання та обслуговування та фінансування не завжди доступне.

“Якщо у вас раптове прискорення ковзання, це може бути ознакою того, що у вас буде крах”, – сказав Ваутьє. “Незалежно від того, що це вулкан чи інші, сприйнятливі до краху по всьому світу, якщо у вас немає наземних даних у режимі реального часу, можливо, наявність інцарської обробки майже реального часу може допомогти дослідникам бути в огляді будь-якого значного прискорення в ковзаннях”.