Im Jahr 2018 brach die Seite des Anak Krakatau -Vulkans in einem starken Ausbruch zusammen und produzierte einen Tsunami, bei dem Hunderte und Tausende auf dem nahe gelegenen Java und Sumatra in Indonesien töteten. Eine neue Analyse der Satellitendaten zeigte, dass der Bergside jahrelang rutschte und vor dem Ausbruch beschleunigt wurde – Informationen, die möglicherweise eine Warnung vor dem Zusammenbruch hätte bieten können.
Das Team, angeführt von Forschern von Penn State, kürzlich veröffentlicht Diese Ergebnisse in der Zeitschrift Geophysische Forschungsbriefe.
„Ozeanvulkane können, wenn sie instabil sind, katastrophal zusammenbrechen und einen Tsunami erzeugen“, sagte Christelle Wachtier, Associate Professor für Geowissenschaften bei Penn State und Co-Autor der Studie.
„Und als dies im Jahr 2018 geschah, starben mehr als 400 Menschen, weil niemand Instrumente vor Ort hatte, um potenziell zu wissen, ob eine Beschleunigung oder Veränderung des Verformungsverhaltens vorliegt. Niemand wusste, dass der Zusammenbruch unmittelbar bevorsteht. Diese Studie zeigt leider nachträglich, dass wir nachträglich sind könnte es prognostizieren, wenn wir diesen Fernerkundungsdatensatz hätten, um die Oberflächenverformung zu erhalten. „
Wissenschaftler können Bodenbewegungen – oder Oberflächenverformung – verfolgen, um Radar -Satelliten zu verwenden, die empfindlich genug sind, um Veränderungen von nur wenigen Zentimetern zu erkennen.
In dieser Arbeit verwendete das Team eine Fernerkundungstechnik, die als interferometrische synthetische Aperturradar (INSAR) bezeichnet wird, um hoch genaue Karten dieser Veränderungen im Laufe der Zeit zu erstellen. Die Forscher analysierten mehr als ein Jahrzehnt von Daten von drei Satelliten-Alos-1, Cosmo-skymed und Sentinel 1-und verwendeten Inar-Techniken, um Deformation im Vorfeld des Anak Krakatau-Ausbruchs 2018 zu kartieren.
„Insgesamt erlebte der Ablösungsfehler von 2006 bis 2018 etwa 15 Meter mit Beschleunigung und Verzögerungszeiten und einer bemerkenswerten Beschleunigung vor dem Zusammenbruch 2018“ Hauptautor der Studie.
Obwohl die Insar -Technik nicht neu ist, ist es selten, dass die Wissenschaftler eine so große Menge an Daten analysieren. Die Arbeit erforderte den Zugriff auf den Hochleistungsroar-Computercluster, der vom Penn State Institute for Computational and Datciences verwaltet wurde.
„Die Integration von Hunderten von Radarbildern erfordert eine große Rechenleistung“, sagte Wautier. „Es ist eine Menge Datenspeicherung und Datenverarbeitung und es dauert einige Zeit und Ressourcen.“
Dennoch kann die Technik vielversprechend für die nahezu reale Überwachung aktiver Ozeanvulkane sein, insbesondere an Orten, an denen andere Überwachung nicht verfügbar ist, sagten die Wissenschaftler.
Slip tritt auf, wenn es eine Schwäche – oder ein Fehler – unter einem Vulkan gibt. Der Vulkan wird größer, wenn er im Laufe der Zeit ausbricht, und schließlich erreicht er einen Schwellenwert, an dem zu viel Gewicht für die Unterstützung des Fehlers besteht, was zu einem Zusammenbruch führt.
Dieser Prozess mag über Jahre hinweg wie ein „langsamer Erdrutsch“ beginnen, sagte Wautier, aber wenn er zu beschleunigen beginnt, kann es ein Zeichen dafür sein, dass der Zusammenbruch unmittelbar bevorsteht.
„Der gesamte Teil des zusammengebrochenen Vulkans bewegte sich bereits – wie ein langsamer Erdrutsch“, sagte Wautier, der Kims Berater ist. „Und also ist es sehr wichtig, die zeitliche Entwicklung dieser Deformation zu betrachten, denn wenn Sie eine Beschleunigung haben, kann dies zu einem Zusammenbruch führen. Unsere Daten zeigen, dass es im Grunde genommen einen Vorläufer für den Zusammenbruch gab. „
Die Forscher sagten, dass andere Möglichkeiten zur Verfolgung von Deformationen wie bodengestützten GPS-Instrumenten häufig an Orten wie Anak Krakatau fehlen. Da es sich um einen aktiven Vulkan handelt, gibt es Sicherheits- und Erlaubnisprobleme. Die boundbasierte Geräte sind kostspielig für den Einsatz und die Wartung, und die Finanzierung ist nicht immer verfügbar.
„Wenn Sie eine plötzliche Beschleunigung von Slip haben, ist dies möglicherweise das Zeichen dafür, dass Sie einen Zusammenbruch haben“, sagte Wautier. „Egal, ob es sich um diesen Vulkan oder einen anderen, der weltweit kollabiert wird, wenn Sie in Echtzeit keine bodengestützten Daten haben, kann die Inar-Verarbeitung von nahezu realer Zeit den Forschern helfen, nach einer signifikanten Beschleunigung des Slips zu suchen.“
Weitere Informationen:
Young Cheol Kim et al., Satellitengeodäsie deckt 15 m vor dem Zusammenbruch 2018 in Anak Krakatau, Indonesien, einen Ablösungsfehler auf. Geophysische Forschungsbriefe (2024). Doi: 10.1029/2024gl112296