Laserové paprsky a drony pomáhají odhalovat chemické signály blížících se sopečných erupcí
Vědci vyvinuli technologii, která pomocí laseru a dronů sleduje chemické složení sopečných plynů a zpřesňuje předpovědi vulkanických erupcí.
Nový laserový systém, který využívá drony a autonomně mapuje oxid uhličitý a oxid siřičitý v oblasti vulkánu, by mohl přispět k časnějším výstrahám před blížícím se sopečným výbuchem. (foto: TUM, Andreas Schmitz, CC BY-SA 4.0)
Aby vědci dokázali lépe posoudit riziko, které představují jednotlivé sopky, vyvinuli inženýři německé Technické univerzity v Mnichově (TUM) nový měřicí systém.
Pozemní laser vysílá laserové paprsky, které procházejí oblaky unikajících plynů, odrážejí se od dronů a vracejí se zpět. Algoritmus z odražených signálů vytváří mapu koncentrací plynů, včetně zvýšených hladin oxidu uhličitého. Právě poměr oxidu uhličitého a oxidu siřičitého patří podle dnešních poznatků k nejdůležitějším ukazatelům blížící se sopečné erupce.
Čím intenzivněji stoupá z nitra Země směrem k povrchu rozžhavený materiál, tím více se přitom uvolňuje plynů. Sloučeniny uhlíku a síry v okolním ovzduší proto dobře odrážejí aktuální aktivitu vulkanické oblasti, která probíhá v zemských hlubinách. Dosud bylo možné taková měření provádět pouze ze země. Nevýhodou je, že naměřené plyny nepocházejí výhradně ze sopečné činnosti, ale významně je ovlivňují také emise z okolní vegetace a půdy. Proto jsou pro vulkanology užitečné drony.
Mapování plynů nad vulkánem
Marius Schaab a jeho kolegové zmíněný autonomní laserový systém, který dokáže s vysokou přesností určovat koncentrace plynů nad aktivními vulkanickými oblastmi, poprvé nasadili v terénu na ostrově Vulcano, který je součástí Liparských ostrovů u pobřeží Sicílie. Systém automaticky vyhledává dron ve vzduchu a přesně se zaměřuje na reflektor umístěný na jeho konstrukci. Při průchodu oblakem plynů se odražený laserový paprsek nepatrně zeslabí, protože část záření paprsku pohltí měřený plyn.
Měření pomocí dronů odstraňuje nežádoucí vlivy prostředí, je přesnější a zároveň bezpečnější pro lidské vulkanology. Dlouhodobým cílem tohoto výzkumu je plně automatizovat měření plynů i vytváření map a nechat umělou inteligenci, aby získaná data sama interpretovala. Let dronu při sběru dat trvá 10 až 15 minut, přičemž zařízení provede až 3 000 měření.
Badatelé potvrzují, že oxid uhličitý a oxid siřičitý jsou pro ně obzvlášť důležité. Krátce před erupcí se složení plynů unikajících z fumarol i ze sopečných oblaků často výrazně mění. Jak uvádí vulkanoložka Nicole Bobrowskiová z Heidelberské univerzity, například poměr oxidu uhličitého k oxidu siřičitému před erupcí nejprve prudce vzroste a těsně před zahájením erupce opět klesne.
