Vydechování Země: Vědci blíže předpovědi sopečných erupcí

Vydechování Země: Vědci blíže předpovědi sopečných erupcí
Vydechování Země: Vědci blíže předpovědi sopečných erupcí
Anonim

V průměru každý měsíc vybuchne do atmosféry 40 sopek na souši, zatímco desítky dalších na mořském dně vybuchnou do oceánu. Nová časosběrná animace spojující sopky, zemětřesení a plynné emise nezapomenutelně odhaluje velké, tuhé desky, které tvoří nejvzdálenější obal Země, a naznačuje obrovské teplo a energii pod nimi, které se snaží uniknout.

Jedním kliknutím mohou návštěvníci vidět posledních 50 let „Erupce, zemětřesení a emise“. Aplikace s názvem E3 umožňuje divákovi vybrat a dozvědět se o jednotlivých erupcích, emisích a zemětřesení, stejně jako o jejich kolektivním dopadu. Při první vizualizaci těchto obrovských globálních datových sad mohou uživatelé zrychlit, zpomalit nebo zastavit běh času. Mohou pozorovat ploché mapy nebo glóby a sledovat oblaka plynu kroužící kolem planety. Data ze Smithsonian's Global Volcanism Program a United States Geological Earthquake Survey (USGS) se vkládají do aplikace a datové sady jsou k dispozici ke stažení zdarma. Aplikace se bude průběžně aktualizovat a shromažďovat nové události a další historické informace, jakmile budou k dispozici.

"Měli jste heuréku!" okamžik, kdy najednou vidíte řád v tom, co se zdálo chaotické? Tato aplikace oplývá takovými okamžiky,“řekla Elizabeth Cottrell, vedoucí globálního programu vulkanismu Smithsonian Institution ve Washingtonu, DC. "Jak se geologické události v průběhu času hromadí, před vašima očima se objevují zemské tektonické desky. To, co geologům trvalo více než 200 let, než se to naučili, se divák naučí během několika sekund. Chtěli jsme toto vzrušení sdílet s co největším publikem. Toto je poprvé, kdy jsme schopni tyto datové sady společně představit veřejnosti."

Dodala: „Tato aplikace je zajímavá nejen pro pedagogy a veřejnost, ale také pomůže vědcům porozumět vzorcům globálních erupcí a souvislostem mezi vnitřním fungováním Země a vzduchem, který dýcháme.“

Tým odborníků vyvinul aplikaci s podporou Smithsonian Institution a Deep Carbon Observatory, mezinárodního multidisciplinárního výzkumného programu zkoumajícího množství, pohyby, formy a původ uhlíku hluboko uvnitř Země. Vědci z Deep Carbon Observatory v rámci této mise studují vulkanické emise a v letech 2012–2019 více než ztrojnásobí počet stálých stanic pro monitorování sopečného plynu.

Sledování vulkanických emisí, abychom se vyhnuli katastrofě

Stovky milionů lidí na celém světě žijí na úbočích aktivních sopek a erupce mohou způsobit obrovské ekonomické škody, i když v jejich blízkosti žije jen málo lidí. V roce 2010 vybuchla na Islandu Eyafjallajökull, která vychrlila masivní oblaka popela, narušila leteckou dopravu pro miliony lidí a stála letecký průmysl téměř 2 miliardy USD. Lepší předvídání erupcí by mohlo snížit lidskou a ekonomickou daň z těchto přírodních jevů.

Nedávné objevy vědců z Deep Carbon Observatory (DCO) v rámci iniciativy Deep Earth Carbon Degassing (DECADE) pokládají základy pro lepší předpovědi sopečných erupcí. Tyto těžce vydobyté pokroky si vyžádaly drahé a nebezpečné expedice za účelem čichání emisí plynů a hledání vodítek.

„Nasazujeme automatizované monitorovací stanice na sopkách po celém světě, abychom měřili plyny, které vypouštějí,“řekl Tobias Fischer, vulkanolog z University of New Mexico, USA a vedoucí DECADE. "Měříme oxid uhličitý, oxid siřičitý a vodní páru (páru), hlavní plyny emitované všemi sopkami na planetě. V hodinách před erupcí vidíme konzistentní změny v množství emitovaného oxidu uhličitého v poměru k oxidu siřičitému. Sledování poměrů globálně prostřednictvím satelitů a monitorování na místě nám pomáhá zjistit prekurzory sopečných erupcí. Sledování těchto variací vulkanického plynu nám také pomáhá přijít s přesnějším odhadem celkových emisí sopečného oxidu uhličitého na Zemi – hlavním cílem DCO."

„Naším cílem ztrojnásobit počet sopek monitorovaných po celém světě do roku 2019 není žádný malý úkol,“dodal Fischer. "Instalace nástrojů na sopky je nebezpečná práce na extrémně těžko dostupných místech."

"Někdy se naše monitorovací stanice stávají obětí erupcí, které se snaží změřit, jako se to nedávno stalo na sopce Villarrica v Chile. Naše přístroje alespoň zaznamenávaly změny složení plynu, dokud je erupce nezničila," poznamenal Fischer.

Do roku 2019 vědci DECADE doufají, že budou mít stanice pro monitorování plynu na 15 ze 150 nejaktivnějších sopek světa. Tím se přidá k osmi stanicím, které v současnosti provozují další subjekty, jako je USGS a Univerzita v Palermu (Itálie). Data shromážděná na těchto monitorovacích stanicích jsou zdrojem nové databáze vulkanických uhlíkových emisí a zpřístupňují potenciálně život zachraňující informace mnoha vědcům z celého světa.

Rozšiřování znalostí a předpovědního potenciálu země

Vulkanologové DCO také rozšiřují základní znalosti o tom, jak různé sopky fungují, což dále posouvá předpovědi erupcí.

Maarten de Moor a jeho tým na Národní univerzitě v Kostarice například pomocí monitorovacích stanic DECADE měřili během několika let emise plynu na sopkách Póas a Turrialba v Kostarice. De Moor a kolegové pozorovali pozoruhodné změny ve složení plynu před erupcemi těchto sopek, z nichž oba mají obrovský dopad na místní společnost. Turrialba například během posledních několika týdnů uložila popel na hlavní město San José, což zasáhlo asi 3 miliony lidí a uzavřelo mezinárodní letiště.

"Jsme stále více přesvědčeni, že změny v poměru uhlíku a síry předcházejí erupcím," řekl de Moor. "Potenciálně nyní můžeme pozorovat erupci přicházející pouhým pohledem na emise plynu. Skutečně fascinující je, jak dynamické jsou tyto sopky ve svém odplyňování a eruptivním chování. Abychom pochopili celkový obraz odplyňování Země, musíme také porozumět procesům." způsobující časové změny v sopečných emisích."

Historicky měřili vulkanologové emise zapáchajícího oxidu siřičitého mnohem snadněji než bezbarvé emise oxidu uhličitého bez zápachu. Ale vědci DCO z Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) a Université de Lorraine ve Francii navrhují nové geochemické nástroje pro detekci a monitorování rozsáhlých emisí sopečného oxidu uhličitého. Nástroje zahrnují novou vysoce přesnou metodu pro měření přebytečných vzduchem přenášených množství vzácné formy hélia nalezené v magmatu, vysokoteplotních tekutinách z pod zemské kůry, které vycházejí ze sopek ve formě lávy a plynů.

„Naše údaje o heliu naznačují, že i když nevybuchnou, vulkány neustále uvolňují oxid uhličitý a další plyny skrz kůru z magmatických komor hluboko pod zemí,“řekl Bernard Marty, vedoucí skupiny CNRS. "Vidíme nízké úrovně uvolňování oxidu uhličitého na rozsáhlých oblastech kolem sopky Mt. Etna na Sicílii a sopky Erta Ale v Afaru v Etiopii, což nám říká, že k tomu může docházet na místech po celém světě."

Do sady nástrojů přidat oči ve vesmíru

K posouzení sopečné aktivity a uvolňování plynu v celosvětovém měřítku zvolili výzkumní pracovníci DCO z University of Cambridge ve Spojeném království další přístup; měření sopečných plynů z vesmíru pomocí satelitů.

„Zatímco vodní pára a oxid uhličitý jsou mnohem hojnějšími vulkanickými plyny, oxid siřičitý se měří snadněji, protože zemská atmosféra obsahuje velmi málo oxidu siřičitého,“řekla Marie Edmondsová, spolupředsedkyně DCO's Reservoirs and Fluxes Science Community."Díky satelitům jsme byli schopni měřit emise oxidu siřičitého po celá léta a technologie se neustále zlepšuje. Vzrušující nový aspekt výzkumu DCO kombinuje satelitní data s pozemními měřeními poměru uhlíku a síry poskytovanými DECADE. Tato výkonná kombinace nám umožňuje lépe definovat globální vulkanické emise neboli odplyňování oxidu uhličitého."

„Přístroje DECADE založené na vulkánu nám umožňují potvrdit naše satelitní pozorování a získat mnohem častější měření,“dodal Edmonds. "Nakonec doufáme, že z vesmíru získáme stejně přesná měření jako ze země. Když se to stane, můžeme monitorovat sopky v odlehlých částech světa za zlomek nákladů a bez riskování životů vědců." Jak se data hromadí, budou také streamovat do a přes aplikaci E3.

Populární téma