Francouzští vědci vypracovali novou metodu pro monitorování vulkanické aktivity. Do dynamických modelů zahrnuli probíhající satelitní měření. Metoda by podle nich měla v blízké budoucnosti umožnit předpovídat sopečné erupce v reálném čase v různých vulkanicky aktivních oblastech.
Jak se magma pohybuje pod zemským povrchem – hlavně v okolí různých sopek – vrchní zemská vrstva se různě deformuje. Tyto změny lze měřit pomocí GPS nebo radarů na satelitech a z výsledků zpětně vypočítat tvar a hloubku ložisek magmatu. Nevýhodou většiny modelů však je, že se soustřeďují hlavně na pohyb samotný, a nemohou využít informace o tlaku v magmatickém systému. Ten je přitom velmi důležitý pro předpovídání erupcí. Mohlo by se zdát, že malá změna tlaku ve velké ložisku bude mít za následek stejné poškození povrchu, jako velká změna tlaku v menším ložisku. Ve skutečnosti však je to právě druhý zmíněný případ, který erupce obvykle způsobí.
Aby mohli vulkanologové tyto dva případy od sebe odlišit, musejí použít dynamický model, do kterého je možné zahrnout otázku, jak se povrchové změny mění s časem. Například v malém ložisku by mohl tlak růst daleko rychleji než ve velkém. Většina dynamických modelů je však založena na inverzi dat a vyžaduje rozsáhlé výpočty a započítání všech naměřených dat předem. To je pochopitelně nevhodné pro předpovídání erupcí v reálném čase.
Tento problém vyřešili ve své nové práci geofyzici z Grenoblu použitím asimilace dat - metody, která se už dlouho používá hlavně při vytváření předpovědi počasí. Jde o způsob předpovídání stavu dynamického systému v časových krocích, který kombinuje modely, pozorování a chybové statistiky. Aby se dala provést analýza, je zapotřebí jednak síť pozorování, jednak diagnostická metoda, která zahrnuje i vnitřní vazby mezi jednotlivými proměnnými, a nakonec prognostická složka, která poskytne předběžný odhad na základě minulých pozorování.
Francouzští fyzici simulovali deformaci terénu způsobenou jednoduchým dvouložiskovým vulkanickým systémem a pak testovali, jaké možnosti přináší zmíněná metoda v oblasti interpretace výsledků. Zjistili, že zvolený způsob byl schopen předpovídat vývoj tlaku v magmatu. Asimilace dat spojuje stav modelu s přicházejícími daty za pomoci řešení inverzního problému. Ten se snaží vyvážit nejistotu v obou, a tak je možné stanovit formu nejhlubšího ložiska magmatu a rychlost bazálního toku magmatu do tohoto ložiska.
Nová komplementární metoda by měla umožnit odhadovat zvýšení tlaku v ložisku magmatu týdny před propuknutím erupce, tedy dostatečně včas na to, aby mohla být vydána příslušná varování. Asimilace dat také nese velký potenciál pro stanovení stupně vulkanického dění. Vědci by do budoucna mohli vydávat vulkanické předpovědi každý den, a dokonce každou hodinu – tak jako je tomu u podrobných předpovědí počasí.
Práce byla uveřejněna v Frontiers in Earth Sciences.
Mohlo by vás zajímat:
Číňané
zlomili rekord v délce kvantového provázání
Difundující
atomy
Záhadná
magnetosféra Uranu
Atomové
hodiny prověřily Einsteinovu teorii