Satellittovervaking av vulkanar og vulkanutbrot

ENVISAT-bilete av vulkanrøyken på Island 19. april 2010.
Opphavsmann: ESA

 

Satellittbilete frå NASAs ASTER-instrument syner både røyk og lava.
Opphavsmann: NASA

Lidar-måling frå ALOMAR 17. april 2010
Opphavsmann: Andøya Rakettskytefelt AS

ESA-satellitten ADM-Aeolus skal måle vind og partiklar frå 2012.
Opphavsmann: ESA

 

ENVISAT-bilete av vulkanrøyken på Island 19. april 2010.
Opphavsmann: ESA

 

ESA-satellitten ADM-Aeolus skal måle vind og partiklar frå 2012.
Opphavsmann: ESA

Det er ei rekkje vêrsatellittar og forskingssatellittar i bane som kan gi biletinformasjon om utslepp frå vulkanar. Geostasjonære vêrsatellittar som Europas Meteosat og amerikanske GOES kan gi nær kontinuerleg dekning, men den romlege oppløysinga er dårleg. Også dei polare vêrsatellittane (MetOp, NOAA AVHRR) har nokså grov oppløysing (omkring 1 km).

Forskingssatellittar som NASAs Terra og ESAs ENVISAT har optiske instrument som kombinerer stor sporbreidd med noko betre romleg oppløysing (cirka 300 m). Dette er forløparar til neste generasjon vêr- og miljøovervakingssatellittar som amerikanske JPOESS og europeiske Sentinel-3. Det finst også ei rekkje satellittar i bane som tek bilete med detaljoppløysing rundt 20 meter, men med vesentleg mindre synsfelt (sporbreidd). Nokre satellittar kan også registrere varmestråling, slik som ASTER-instrumentet på NASA-satellitten Terra. Da kan ein tydeleg sjå lavaen dersom det ikkje er for mykje skyer.

Kjemi frå verdsrommet

Nokre satellittar har instrument som er spesialiserte for måling av SO₂, CO₂, vassdamp eller ozon. Det er likevel ingen satellittar i dag som er skreddarsydde for attgjeving av oske- og svovelskyer frå vulkanar. Men ved kombinasjon av fleire satellittmålingar kan ein likevel hente ut mykje informasjon.

NASAs satellittar Aqua og Aura har instrument som er særskilt godt eigna til å detektere SO₂ og kan dermed bidra til overvaking av vulkanutslepp. Også ESAs ENVISAT og EUMETSATs MetOp-A kan gi verdifull informasjon om klima i atmosfæren.

Betre vulkanvarsling for luftfarten

I 1995 blei det oppretta ein del regionale Volcanic Ash Advisory Centres (VAACs) for å samle informasjon om vulkansk oske og vurdere mogleg fare for luftfarten. Norske forskarar er i dag sentralt involverte i utviklinga av neste generasjon overvakningssystem for luftfarten.

NILU leiar det viktige ESA-prosjektet SAVAA (Support to Aviation for Volcanic Ash Avoidance) som fokuserer på etablering av nye metodar for VAAC-ene når det gjeld nær sann tids bruk av satellittmålingar og numerisk modellering av spreiing. Det blir lagt særskilt vekt på bruk av infraraude observasjonar frå satellittar i dette prosjektet.

I dag eksisterer det ingen standard satellittdataprodukt for vulkansk oske og vulkansk gass (i hovudsak SO₂). Ein har heller ikkje internasjonale standardar på plass for satellittbaserte vulkanprodukt, eller trygge grenser for luftfart nær vulkanske skyer i atmosfæren. Standardisert satellittbasert informasjon om injeksjonshøgda til vulkansk materiale vil vere essensielt for å få på plass dette.

Lidar (laser-radar) er eit svært effektivt instrument for å detektere støv i atmosfæren, og kan i tillegg fastsetje i kva høgd støvlaget ligg, og kor tjukt det er. Men dette føreset at det er fri sikt mellom laseren og støvpartiklane som skal målast. I Noreg blir slike målingar frå laser-observatoriet ALOMAR gjorde på Andøya. ALOMAR blir mykje brukt for å verifisere andre målingar frå satellitt, slik at satellittinstrumenta kan finjusterast.

Men for dei luftlaga som er aktuelle for flytrafikk, vil det ofte vere skyer mellom bakken og området som skal studerast. I prinsippet ville det derfor vore svært ønskjeleg å kunne gjere lidar-målingar frå satellitt. Dette har like fullt vist seg å vere en stor teknologisk utfordring, og berre eit par eksperimentelle lidar-satellittar har vore i bane så langt. ESA har i augneblinken to slike satellittar under bygging:
* ADM-Aeolus, som skal bli skoten opp i 2012, har ein stor laser som primært skal måle vindstyrken i ulike atmosfærelag ved måling av doppler-effekt på refleksjonen frå partiklar i atmosfæren. Deteksjon av aerosolar vil vere ein annan mogleg bruk av denne satellitten.
* EarthCARE, som skal skytast opp i 2014, er eit samarbeidsprosjekt mellom ESA og den japanske romorganisasjonen JAXA for studiet av viktige klimaprosessar. Satellitten vil ha ei rekkje sensorar, mellom dei aerosol-lidar og sky-radar, i tillegg til instrument for å måle innstråling frå sola og utstråling frå jorda.

Følg lenka til ESAs forskingsprogram Living Planet for å hente meir informasjon om framtidige forskingssatellittar.

Bruk av radar

Radarsatellittar kan sjå igjennom skyer og dessutan observere om natta. Dei fleste radarsatellittane er dessutan så stabile i banen sin at ein kan samanlikne fasefronten for målingar gjort på ulike omløp. Dette blir kalla SAR-interferometri. Det såkalla InSar-systemet (Interferometric Synthetic Apertude Radar) registrerer endringar i jordplata som er for små til at seismiske instrument registrerer dei som skakingar. InSAR er spesielt eigna for å oppdage aktivitet rundt "sovande" vulkanar.

Denne teknikken gjer det mogleg å måle endringar på nokre få millimeter i terrenget over veker eller månader. Denne måten å observere på har dei siste åra gitt store framsteg innan kartlegging av fjellskredfare, jordskjelv og analyse av nedsenking av bygningar, gruver og tunellar.

Mange av verdas farlegaste vulkanar blir no også jamleg følgde med SAR-interferometri. Ein kan sjå korleis fjellsida rører på seg etter kvart som det indre magma-trykket aukar eller minkar. Denne teknikken fungerer best der det er tørt og lite vegetasjon. Han er ikkje så godt eigna på dei delar av fjellet der det er isbrear og snø.
Ein alternativ måte for satellitt-seismologiske målingar er utplassering av nøyaktige GPS-mottakarar ved vulkanen. Desse vil vise nøyaktige rørsler der dei er plasserte. Kombinasjonen av SAR-interferometri og GPS-stasjonar gir eit særs godt bilete av rørslene i fjellsida.