«Всякий раз, когда происходит сильное извержение вулкана, есть вероятность, что, если склон вулкана нестабилен, может произойти обрушение», – сказала Юдит Гонсалес-Сантана, докторант кафедры наук о Земле. «Чтобы лучше изучить эту опасность, мы применили все более популярный и более чувствительный метод временных рядов, чтобы посмотреть на эти движения или деформацию поверхности в течение более длительных периодов времени."
Используя метод временных рядов, ученые обнаружили, что деформация поверхности, связанная с боковым движением, произошла в Пакайе, действующем вулкане в Гватемале, с 2011 по 2013 год, когда вулкан был в основном спокойным, и усилилась, что привело к извержению в 2014 году. Ученые заявили, что предыдущая работа не выявила бокового движения за это время.
«Люди смотрели на этот вулкан с помощью спутникового дистанционного зондирования, но не обнаружили этого длительного бокового движения или ползучести», – сказала Кристель Вотье, доцент геолого-геофизических исследований. «Поскольку изменения поверхностной деформации за год довольно малы, они могут легко оказаться ниже пределов обнаружения традиционных методов, но все же в пределах работы Юдит с использованием подхода временных рядов."
Ученые отслеживают деформацию поверхности с помощью спутников-радаров, достаточно чувствительных, чтобы замечать изменения всего на несколько дюймов на земле. Сравнение двух из этих изображений с использованием обычного метода интерферометрического радара с синтезированной апертурой (InSAR) создает интерферограмму, по сути, карту движения поверхности. Но качество результатов InSAR снижается со временем, разделяющим два изображения, и на него могут повлиять даже небольшие изменения, такие как рост растительности или скопление пепла, извергнутого из вулкана, говорят ученые.
Вместо этого команда провела анализ временных рядов InSAR с использованием сотен спутниковых изображений, сделанных за годы, и определения деформации поверхности между каждым из них.
«Вы можете использовать многие из этих краткосрочных карт движения поверхности, чтобы получить информацию о смещении поверхности за долгий период времени», – сказал Гонсалес-Сантана. "Затем вы можете посмотреть на карты деформации поверхности и увидеть, насколько каждый пиксель сдвинулся с даты получения первого изображения, например."
По словам ученых, результаты, опубликованные в Журнале вулканологии и геотермальных исследований, предоставляют более подробную информацию о движении флангов вулкана и могут выявить скачки скорости ползучести, как в Пакайе до извержения в 2014 году. Команда поделилась результатами с официальными лицами в Гватемале, которые следят за вулканом.
«Такой тип ползучести не является редкостью и не особенно опасен сам по себе, но если у вас есть дополнительные силы, такие как давление магмы и ее толчок к стене камеры или вторжение, это может вызвать катастрофический обвал», – сказал Вотье. "Способность понимать поведение нестабильности и потенциально обнаруживать изменения в скорости движения очень важна для отслеживания этого потенциального коллапса."
По словам ученых, этот метод перспективен для определения деформации, особенно у вулканов, которые не имеют дорогостоящих сетей мониторинга в реальном времени, и вулканов, расположенных в тропических районах с густой растительностью, что создает проблемы для традиционного InSAR.
По словам ученых, фланговая нестабильность часто изучается у океанических вулканов, обрушение которых может вызвать смертельное цунами.
Но обрушения случаются и внутри страны, в том числе на горе Маунт-Стрит. Хеленс в 1980 году.
Сам Пакайя пережил обрушение около 1000 лет назад, создав лавину обломков, которая прошла более 15 миль и оставила заметный шрам на вулкане. Ученые заявили, что последующие извержения восстановили вулкан, и он может когда-нибудь снова разрушиться.
«Более 10 000 человек живут примерно в трех милях от вулкана», – сказал Гонсалес-Сантана. "Если принять во внимание, что последняя лавина прошла на расстоянии 15 миль, любой, кто живет в долинах вокруг вулкана, может оказаться в опасности."
Грант НАСА «Поверхность и внутренность Земли», грант «Будущие исследователи в НАСА, посвященный земным и космическим наукам и технологиям», а также посевной грант Института вычислительной техники и наук о данных профинансировали это исследование.