I 2018 kollapsede siden af Anak Krakatau -vulkanen i et magtfuldt udbrud og producerede en tsunami, der dræbte hundreder og skadede tusinder på nærliggende Java og Sumatra i Indonesien. En ny analyse af satellitdata viste, at bjergsiden gled i årevis og accelererede før udbruddet – information, der potentielt kunne have tilbudt en advarsel om sammenbruddet.
Holdet, ledet af forskere i Penn State, offentliggjorde for nylig disse fund i tidsskriftet Geofysiske forskningsbreve.
“Ocean Volcanoes, når de er ustabile, kan kollapse katastrofisk og generere en tsunami,” sagde Christelle Wauthier, lektor i geovidenskab i Penn State og medforfatter til undersøgelsen.
“Og da det skete i 2018, døde mere end 400 mennesker, fordi ingen havde instrumenter på jorden til at vide potentielt, om der var acceleration eller ændring i deformationsadfærden. Ingen vidste, at sammenbruddet var nært forestående. Denne undersøgelse viser desværre retrospektivt, at vi Kunne forudsige det, hvis vi havde dette fjernfølende datasæt for at få deformation af overfladen. “
Forskere kan spore jordbevægelser – eller deformation af overflade – ved hjælp af radarsatellitter, der er følsomme nok til at få øje på ændringer på kun et par centimeter.
I dette arbejde brugte teamet en fjernmålingsteknik kaldet interferometrisk syntetisk åbningsradar (INSAR) for at skabe meget nøjagtige kort over disse ændringer over tid. Forskerne analyserede mere end et årti med data fra tre satellitter-alos-1, Cosmo-Skymed og Sentinel 1-og brugte INSAR-teknikker til at kortlægge deformation i forkant af ANAK Krakatau-udbruddet i 2018.
“Samlet set oplevede løsrivelsesfejlen cirka 15 meter – end 50 fod – af slip fra 2006 til 2018 med accelerations- og decelerationsperioder og en bemærkelsesværdig acceleration inden sammenbruddet i 2018,” sagde Young Cheol Kim, en doktorgradskandidat i Penn State og hovedforfatter af undersøgelsen.
Mens InSAR -teknikken ikke er ny, er det sjældent at analysere en så stor mængde data, sagde forskerne. Arbejdet krævede adgang til den højtydende Roar-computerklynge administreret af Penn State Institute for Computational and Data Sciences.
“Integrering af hundreder af radarbilleder kræver en hel del beregningskraft,” sagde Wauthier. “Det er en masse datalagring og databehandling, og det tager nogen tid og ressourcer.”
Stadigvis kan teknikken vise løfte om overvågning af næsten real-tid af aktive havvulkaner, især på steder, hvor anden overvågning ikke er tilgængelig, sagde forskerne.
Slip opstår, når der er en svaghed – eller skyld – under en vulkan. Vulkanen bliver større, når den bryder ud over tid, og til sidst når den en tærskel, hvor der er for meget vægt for fejlen til at støtte, hvilket fører til et sammenbrud.
Denne proces kan starte som et “langsomt jordskred” i årevis, sagde Wauthier, men når den begynder at fremskynde, kan det være et tegn på, at kollaps er nært forestående.
“Hele den del af vulkanen, der kollapsede, bevægede sig allerede – som et langsomt jordskred,” sagde Wauthier, der er Kims rådgiver. “Og så er det meget vigtigt at være i stand til at se på den tidsmæssige udvikling af denne deformation, for hvis du har en acceleration, kan det føre til et sammenbrud. Vores data viser, at der dybest set var en forløber for sammenbruddet. “
Forskerne sagde, at andre måder at spore deformation, som jordbaserede GPS-instrumenter, ofte mangler steder som Anak Krakatau. Fordi det er en aktiv vulkan, er der sikkerhed og tillader problemer. Grundbaseret udstyr er dyrt at implementere og vedligeholde og finansiering er ikke altid tilgængeligt.
“Hvis du har en pludselig acceleration af slip, kan det være tegnet, at du får et sammenbrud,” sagde Wauthier. “Uanset om det er denne vulkan eller andre, der er modtagelige for at kollapse over hele verden, hvis du ikke har jordbaserede data i realtid, kan det at have næsten real-tid InSAR-behandling hjælpe forskere med at være på udkig efter nogen betydelig acceleration i slip.”