Fagstoff

Satellittovervåkning av vulkaner og vulkanutbrudd

Publisert: 24.07.2010, Oppdatert: 03.03.2017
  • Innbygg
  • Enkel visning
  • Lytt til tekst
  • Skriv ut

Det fins tusenvis av vulkaner rundt om i verden. Hvert år er det omkring 60 vulkaner som har utbrudd. Bakkebasert overvåkning gjøres i dag bare for et begrenset antall vulkaner. Opp til nylig har mange vulkaner i øde områder ikke vært overvåket. Men ved bruk av satellitter er dette i ferd med å endre seg.

Envista-bilde av vilkanrøyk på IslandENVISAT-bilde av vulkanrøyken på Island 19. april 2010 

Bilete av ett satelittbilde av røyk og lavaSatellittbilde fra NASAs ASTER-instrument viser både røyk og lava 

Bilde av en Lidar-måling fra ALOMARLidar-måling fra ALOMAR 17. april 2010 

Bilde av ESA-satelittenESAs satellitt ADM-Aeolus skal måle vind og partikler fra 2012 

Det er en rekke værsatellitter og forskningssatellitter i bane som kan gi bildeinformasjon om utslipp fra vulkaner. Geostasjonære værsatellitter som Europas Meteosat og amerikanske GOES kan gi nær kontinuerlig dekning, men den romlige oppløsningen er dårlig. Også de polare værsatellittene (MetOp, NOAA AVHRR) har nokså grov oppløsning (omkring 1 km).

Forskningssatellitter som NASAs Terra og ESAs ENVISAT har optiske instrumenter som kombinerer stor sporbredde med noe bedre romlig oppløsning (ca. 300 m). Dette er forløpere til neste generasjon vær- og miljøovervåkingssatellitter som amerikanske JPOESS og europeiske Sentinel-3. Det fins også en rekke satellitter i bane som tar bilder med detaljoppløsning rundt 20 meter, men med vesentlig mindre synsfelt (sporbredde). Noen satellitter kan også registrere varmestråling, slik som ASTER-instrumentet på NASAs satellitt Terra. Da kan man tydelig se lavaen dersom det ikke er for mye skyer.

Kjemi fra verdensrommet

Noen satellitter har instrumenter som er spesialisert for måling av SO2, CO2, vanndamp eller ozon. Det er imidlertid ingen satellitter i dag som er skreddersydd for avbildning av aske- og svovelskyer fra vulkaner, men ved kombinasjon av flere satellittmålinger kan man likevel hente ut mye informasjon.

NASAs satellitter Aqua og Aura har instrumenter som er særlig godt egnet til å detektere SO2 og kan dermed bidra til overvåkning av vulkanutslipp. Også ESAs ENVISAT og EUMETSATs MetOp-A kan gi verdifull informasjon om atmosfærens klima.

Bedre vulkanvarsling for luftfarten

I 1995 ble det opprettet en del regionale Volcanic Ash Advisory Centres (VAACs) for å samle informasjon om vulkansk aske og vurdere mulig fare for luftfarten. Norske forskere er i dag sentralt involvert i utviklingen av neste generasjon overvåkningssystemer for luftfarten.

NILU leder det viktige ESA-prosjektet SAVAA (Support to Aviation for Volcanic Ash Avoidance), som fokuserer på etablering av nye metoder for VAAC-ene når det gjelder nær sann tids bruk av satellittmålinger og numerisk modellering av spredning. Det legges særlig vekt på bruk av infrarøde observasjoner fra satellitter i dette prosjektet.

I dag eksisterer det ingen standard satellittdataprodukter for vulkansk aske og vulkansk gass (i hovedsak SO2). Man har heller ikke internasjonale standarder på plass for satellittbaserte vulkanprodukt, eller trygge grenser for luftfart nær vulkanske skyer i atmosfæren. Standardisert satellittbasert informasjon om injeksjonshøyden til vulkansk materiale vil være essensielt for å få på plass dette.

Lidar (laser-radar) er et meget effektivt instrument for å detektere støv i atmosfæren, og kan i tillegg bestemme i hvilken høyde støvlaget ligger, og dets tykkelse. Dette forutsetter imidlertid at det er fri sikt mellom laseren og støvpartiklene som skal måles. I Norge gjøres slike målinger fra laser-observatoriet ALOMAR på Andøya. ALOMAR brukes mye for å verifisere andre målinger fra satellitt, slik at satellittinstrumentene kan finjusteres.

For de luftlagene som er aktuelle for flytrafikk, vil det imidlertid ofte være skyer mellom bakken og området som skal studeres. I prinsippet ville det derfor vært svært ønskelig å kunne gjøre lidar-målinger fra satellitt. Dette har imidlertid vist seg å være en betydelig teknologisk utfordring, og bare et par eksperimentelle lidar-satellitter har vært i bane så langt. ESA har i øyeblikket to slike satellitter under bygging:

  • ADM-Aeolus, som skal skytes opp i 2012, har en stor laser som primært skal måle vindhastigheten i ulike atmosfærelag ved måling av doppler-effekt på refleksjonen fra partikler i atmosfæren. Deteksjon av aerosoler vil være en annen mulig anvendelse av denne satellitten.
  • EarthCARE, som skal skytes opp i 2014, er et samarbeidsprosjekt mellom ESA og den japanske romorganisasjonen JAXA for studiet av viktige klimaprosesser. Satellitten vil ha en rekke sensorer, deriblant aerosol-lidar og sky-radar, samt instrumenter for å måle innstråling fra sola og utstråling fra jorda.


Følg lenken til ESAs forskningsprogram Living Planet for å hente mer informasjon om fremtidige forskningssatellitter.

Bruk av radar

Radarsatellitter kan se igjennom skyer og dessuten observere om natten. De fleste radarsatellittene er dessuten så stabile i sin bane at man kan sammenlikne fasefronten for målinger gjort på ulike omløp. Dette kalles SAR-interferometri. Det såkalte InSar-systemet (Interferometric Synthetic Apertude Radar) registrerer forandringer i jordplaten som er for små til at seismiske instrumenter registrerer dem som rystelser. InSAR er spesielt egnet for å oppdage aktivitet rundt "sovende" vulkaner.

Denne teknikken gjør det mulig å måle endringer på noen få millimeter i terrenget over uker eller måneder. Denne måten å observere på har de siste årene gitt store framganger innen kartlegging av fjellskredfare, jordskjelv og analyse av nedsynkning av bygninger, gruver og tuneller.

Mange av verdens farligste vulkaner følges nå også jevnlig med SAR-interferometri. Man kan se hvordan fjellsiden beveger seg etter hvert som det indre magma-trykket øker eller avtar. Denne teknikken fungerer best der hvor det er tørt og lite vegetasjon. Den er ikke så godt egnet på de deler av fjellet hvor det er isbreer og snø.
En alternativ måte for satellitt-seismologiske målinger er utplassering av nøyaktige GPS-mottakere ved vulkanen. Disse vil vise nøyaktige bevegelser der hvor de er plassert. Kombinasjonen av SAR-interferometri og GPS-stasjoner gir et særdeles godt bilde av bevegelsene i fjellsiden.

Oppgaver

Generelt

Relatert innhold