NASA виявлятиме виверження вулканів за допомогою спостереження за деревами

Науковці давно знають, що зміни в листі дерев можуть свідчити про активізацію вулканів поблизу. Тепер, завдяки співпраці NASA та Смітсонівського інституту, дослідники вважають, що можуть виявляти ці зміни з космосу.

Коли магма піднімається крізь земну кору, вона вивільняє вуглекислий газ та інші гази, які піднімаються на поверхню. Дерева, що поглинають цей вуглекислий газ, стають зеленішими та пишнішими. Ці зміни можна побачити на знімках супутників NASA, таких як Landsat 8, а також за допомогою приладів, встановлених на літаках у рамках експерименту Airborne Validation Unified Experiment: Land to Ocean (AVUELO).

Десята частина населення світу живе в районах, вразливих до вулканічних небезпек. Люди, які мешкають чи працюють за кілька кілометрів від виверження, стикаються з небезпеками, що включають викиди каміння, пилу та хвилі гарячих токсичних газів. На більших відстанях люди та майно вразливі до зсувів, випадання попелу та цунамі, які можуть супроводжувати вулканічні вибухи.

«Вулкани викидають багато вуглекислого газу», — зазначає вулканолог Роберт Боґ з Університету Макгілла в Монреалі. Проте в атмосфері вже є стільки вуглекислого газу, що часто важко виміряти саме вулканічний. Хоча великі виверження можуть викидати достатньо вуглекислого газу, щоб його можна було виміряти з космосу за допомогою таких датчиків, як NASA's Orbiting Carbon Observatory 2, виявлення слабших сигналів раннього попередження залишалося складним завданням.

Вулканологи об'єдналися з ботаніками та кліматологами для спостереження за деревами як індикаторами вулканічної активності. «Головна ідея полягає в тому, щоб знайти щось, що ми могли б виміряти замість безпосереднього вимірювання вуглекислого газу», — пояснює Боґ.

Вулканолог Ніколь Гінн з Університету Х'юстона порівнювала знімки, зроблені за допомогою Landsat 8, супутника NASA Terra, Sentinel-2 Європейського космічного агентства та інших супутників спостереження за Землею для моніторингу дерев навколо вулкана Етна на узбережжі Сицилії. Дослідження Гінн вперше показало сильну кореляцію між кольором листя дерев та вуглекислим газом, що виділяється магмою.

Кліматолог Джош Фішер з Університету Чепмена керував групою дослідників, які збирали зразки листя дерев поблизу активного вулкана Рінкон-де-ла-В'єха в Коста-Риці, одночасно вимірюючи рівні вуглекислого газу. «Наше дослідження — це двостороння міждисциплінарна взаємодія між екологією та вулканологією», — зазначає Фішер.

Використання дерев як індикаторів вулканічного вуглекислого газу має свої обмеження. Багато вулканів розташовані в кліматичних зонах, де недостатньо дерев для супутникового спостереження. У деяких лісових середовищах дерева по-різному реагують на зміни рівня вуглекислого газу. Пожежі, зміни погодних умов та хвороби рослин можуть ускладнити інтерпретацію супутникових даних про вулканічні гази.

Флоріан Швандер, керівник відділу наук про Землю в Дослідницькому центрі NASA Еймса, на власному досвіді переконався в потенційних перевагах спостереження за вулканічним вуглекислим газом. Він очолював команду, яка вдосконалила мережу моніторингу вулкана Майон на Філіппінах, додавши датчики вуглекислого та сірчистого газу. У грудні 2017 року урядові дослідники на Філіппінах використали цю систему для виявлення ознак наближення виверження та рекомендували масову евакуацію території навколо вулкана. Понад 56 000 людей були безпечно евакуйовані до початку масштабного виверження 23 січня 2018 року. Завдяки раннім попередженням жертв вдалося уникнути.