Vulkaner har forblindet mennesker i årtusener, og etterlater hele byer når de kommer fra deres ødeleggende utbrudd. Men sammenlignet med andre former for naturkatastrofe, tilbyr vulkaner faktisk en rekke stille ledetråder som fører til deres ødeleggelse. Nå gjør ny utvikling i overvåkningssystemer for vulkan forskere å snuse ut, forutsi og planlegge for utbrudd med mer presisjon enn noen gang før.
Relatert innhold
- Hvordan jordskjelv og vulkaner avslører det bankende hjertet av planeten
"Vi er nå i stand til å sette virkelig presise instrumenter på vulkaner for å overvåke hvilke typer gasser som slippes ut, og det gir oss en pekepinn på hvor magma er i systemet, " sier Marie Edmonds, en vulkanolog ved University of Cambridge som har jobbet blant fuming vulkaner i omtrent 15 år. "Vi kan se trender i dataene knyttet til utbrudd som bare er i ferd med å skje."
Edmonds er en del av et internasjonalt konsern kalt Deep Carbon Observatory som jobber med å plassere nyutviklede gasssensorer på 15 av de 150 mest aktive vulkanene på jorden innen 2019, for å forbedre kapasiteten til å forutsi forskjellige typer utbrudd over hele verden. Forrige uke ga Deep Carbon Observatory ut en interaktiv visualisering, delvis støttet av Smithsonian Institutions Global Volcanism Program, som lar publikum se visualiseringer av historiske vulkanske data utvikle seg gjennom tidene.
Visualiseringen lar også seerne følge med når nye sensorer blir distribuert. Disse sensorene måler kontinuerlig karbondioksid, svoveldioksid og vanndamp som rømmer ut av vulkaner, og blir plassert i store kasser og begravet under jorden med antenner på overflaten. I de senere årene har fremskritt innen elektronikk gjort dem mer presise og rimelige, slik at forskere kan bruke dem mer utbredt verden over.
Likevel er det ikke uten risiko å plassere disse sensorene på toppen av aktive vulkaner. Forskere må bruke refleksdrakter for å beskytte huden mot overflødig varme, og gassmasker for å beskytte lungene mot å bli sunget av etsende gasser - noen ganger etter å ha vandret lange avstander gjennom avsidesliggende regioner for å nå et sted. Men Edmond sier at det potensielle gode arbeidet kan gjøre for risikofylte befolkninger, gjør de farligere delene av jobben verdt.
"Det er strålende å vite at du gjør noe for å faktisk hjelpe mennesker, " sier Edmonds. "Du tenker over hva du gjør fordi det noen ganger er farlig, men jeg liker virkelig godt det."
Vulkanologen Tobias Fischer fra University of New Mexico vandrer nedover den bratte kraterveggen til den kraftig avgassende vulkanen på Vest-Aleutiske øyer for å samle en vulkanisk gassprøve. (Taryn Lopez, University of Alaska Fairbanks) I løpet av den siste måneden festet forskere fra Edmonds 'team en av sensorene sine på en drone og målte utslipp fra en avsidesliggende vulkan i Papau Ny-Guinea i løpet av kort tid, noe som demonstrerte en nylig utviklet teknikk som ble brukt til å samle øyeblikksbilder av vulkansk aktivitet. Når de er samlet over en rekke forskjellige typer vulkaner, hjelper disse øyeblikksbildene forskere med å forstå kompleksiteten i aktivitetene som fører til et utbrudd. (Det droner imidlertid ikke kan gjøre, er å ta langsiktige målinger.)
Gasssensorer hjelper til med å forutsi utbrudd fordi, når magma stiger opp, den resulterende frigjøringen av trykk overliggende uncorks gasser oppløst i magma. Karbondioksid avtar relativt tidlig, og etter hvert som magma glir oppover, begynner svoveldioksid å romme ut. Forskere bruker forholdet mellom disse to gassene for å bestemme hvor nær magmaen kommer til jordoverflaten, og hvor overhengende et utbrudd kan være.
Når magma stiger, skyver den også gjennom stein i jordskorpen og forårsaker små jordskjelv som vanligvis ikke føles av mennesker ovenfor, men kan påvises med følsomt seismisk utstyr. Edmonds 'team kobler ofte gasssensorer med seismiske stasjoner og bruker dataene i tandem for å studere vulkaner
Robin Matoza, en forsker ved University of California i Santa Barbara som ikke er involvert i Edmonds forskning, er enig i at teknologiske fremskritt de siste årene drastisk har forbedret forskernes evne til å forstå den indre virkningen av vulkaner og atferden som fører til utbrudd. På steder hvor teamet hans en gang hadde bare noen få seismikkstasjoner, kan de nå ha installert 10 eller flere på grunn av den mindre størrelsen og økende prisgunstighet for teknologien. Evnen til å beregne de innsamlede dataene har også blitt bedre de siste årene, sier Matoza.
"Nå kan vi enkelt lagre seismiske data med mange år bare på en liten flash-stasjon, " sier Matoza, som studerer seismiske signaler frigitt av vulkaner før utbrudd. "Så vi kan enkelt spørre om store data og lære mer om prosessene i den."
Forskere i teamet til Marie Edmond forbereder seg på å lande dronen sin etter en flytur gjennom gassplommen til vulkanen Ulawun, i Papau Ny-Guinea. Under flyturen målte instrumenter montert på dronen gassforhold i gassrøret. (Kila Mulina, Rabaul Volcano Observatory, Papua Ny-Guinea) For å supplere gass- og seismikkinformasjon i en større skala, bruker forskere satellitter for å studere utbrudd ovenfra. Vulkanologer ved Alaska Volcano Observatory i Anchorage og Fairbanks samler inn denne pakken med gass-, seismikk- og satellittdata til regelmessig basis, og overvåker omtrent 25 vulkaner over hele staten og gir tidlige advarsler til innbyggerne.
For eksempel ga de ut en serie advarsler i månedene frem til utbruddet av Mount Redbout i 2009, omtrent 180 kilometer sørvest for Anchorage. De samarbeider også tett med Federal Aviation Administration for å hjelpe med å oppdage luftfarer under utbrudd.
Over tid er forskerne enige om at satellitter vil bli stadig mer nyttige i å samle inn data over store regioner. Men for øyeblikket er satellitter mindre presise og ikke så pålitelige som de andre verktøyene, delvis fordi de ikke samler inn data så raskt og ikke fungerer godt i overskyet vær.
"Du kan ha et satellittpass over en vulkan, og det kan tilsløres av skyer, " sier Matt Haney, en vulkanolog ved Alaska Volcano Observatory. "Jeg ser for meg at det i fremtiden vil være nye satellitter som blir lansert som vil bli enda kraftigere."
Til tross for utfordringene med dette arbeidet, sier Edmonds at det kan være enklere å forutsi vulkanutbrudd enn noen andre farer på grunn av utvalget av advarselsskilt som før utbrudd sammenlignet med visse jordskjelv og andre brå katastrofer. Og selv om forskerne kanskje ikke er i stand til å forutsi den nøyaktige dagen eller timen at et utbrudd vil oppstå ennå, flytter teknologiene raskt fremover i den retningen.
"Jo flere instrumenter og desto flere sensorer bare bidrar til verktøykassen vår, " sier Edmonds. "Vi er et skritt nærmere."
