Az eredetileg a második világháború idején támadó repülőgépek pontos meghatározására kifejlesztett fejlett radartechnológia nagyon eltérő mozgó célt képes felismerni: a földkéreg eltolódása, amely ugyanolyan lassan történik, mint a körmök növekedése.
A műholdakról, például az ESA Envisat származó radar adatait olyan milliméter méretű szárazföldi mozgásokat mutató interferogramok készítésére használják. Ezek a szivárványos árnyalatú képek új betekintést nyújtanak a tudósok felé a tektonikus mozgáshoz, és fokozott képességet kínálnak a veszélyek kiszámítására, ha ez a lassú mozgás felgyorsul, földrengések vagy vulkanikus tevékenységek formájában.
Az Envisat tíz műszeres hasznos teherének része egy fejlett szintetikus apertúra radar (ASAR) eszköz, amelyet a Föld felületének radarképeinek készítésére terveztek. Az Envisat által kijelölt „háttérmisszió” része, amely 100 percenként kerüli a világot, az, hogy az ASAR-akvizíciókat előnyben részesítsék a földterület 15% -át lefedő szeizmikus övekkel szemben.
"Mire az Envisat befejezi a nominális ötéves küldetését, kielégítő mennyiségű képpel kell rendelkeznünk az összes szeizmikus övön" - mondta Barry Parsons professzor, az Oxfordi Egyetem földrengés és tektonika megfigyelő és modellező központjának professzora.
„Az érdekli a finom talajdeformáció észleléséhez minden helyszínen ismételt radarképeket kell készíteni. Ezután egyesítjük a képpárokat egy SAR interferometria, vagy röviden az InSAR nevű technikával, hogy megmutatjuk az akvizíciók közötti változást. " (További információ: link: Hogyan működik az interferometria?)
A törzs lassú felhalmozódásának pontos mérése érdekében, amikor a tektonikus lemezek egymáshoz viszonyítva mozognak a Föld szeizmikus övei mentén, több interferogramot kombinálunk, sok egyedi SAR-képet igényelve.
"Ennek oka a légköri zavarok minimalizálása az érdeklődésre kerülő kis kéreg alakváltozási jelhez viszonyítva" - tette hozzá Parsons. „Az Envisat elődje, az ERS adatait felhasználva, a csoportunk nemrégiben néhány milliméter pontossággal mérte a tektonikus mozgást Tibet nyugati részén. Az eredmények azt mutatják, hogy a csúszási ráta a térség legnagyobb hibáin sokkal kisebb, mint azt korábban gondoltak, és hogy a tibeti fennsík folyadékként deformálódik. "
Az InSAR felhasználható a sokkal hirtelen talajmozgás elemzésére is: a kutatók az utóbbi időben az Envisat adatait alkalmazták az Indiai-óceán R uniós-szigeten lévő rendkívül aktív Piton de la Fournaise vulkánnal kapcsolatos talajdeformációk feltérképezésére, és annak a hibának a felismerésére. Irán Bam földrengését okozta 2003 decemberében.
Hibakeresés a Bam-katasztrófa után
Több mint 26000 ember vesztette életét 2003. december 26-án, amikor egy 6,3 Richter méretű földrengés elpusztította Bam iráni oázisvárosát. Ősi fellegvára? a Világörökség része? összeomlott törmelékké. Az Űrhajó és a súlyos katasztrófák chartáját aktiváltak, hogy az űrhajók, beleértve az Envisatot, képeket szerezzenek a nemzetközi segélyezési erőfeszítések támogatására.
Az Envisat háttéres misszióját követően a Bam környékéről 2003. december 3-án földrengés előtti képet szereztek, és ezt egy 2004. január 7-én megszerzett földrengés utáni képpel kombinálták? a lehető legkorábbi újbóli megszerzés dátuma az Envisat 35 napos globális lefedettsége miatt? az InSAR végrehajtására.
"Ez az első alkalom, amikor az Envisat adatait interferogram készítésére használják egy jelentős földrengés után" - mondta Parsons, a Bam-földrengést vizsgáló nemzetközi csapat része, beleértve az iráni geológiai kutatócsoport és az USA sugárhajtású laboratóriumának résztvevőit.
Az eredmények meglepőek voltak, és megállapították, hogy míg Bam szeizmikus övben fekszik, addig ez a konkrét földrengés olyan helyről jött, amelyre senki sem számított. Irán olyan, mint egy geológiai szendvics kitöltése, amikor az arab lemez Eurázsia felé halad, és a területén sokféle szeizmikus hiba fordul elő. Nevezetesen, a Bamtól nyugatra fekvő Gowk-zavarnak az utóbbi két évtizedben számos jelentős földrengés történt.
Az Envisat interferogramja azonban azt mutatta, hogy a Bam-i földrengés egy korábban nem észlelt hiba töréséből származik, amely a város déli részén terjed ki, és ennek fennmaradását a földfelmérések elmulasztották. A hiba az interferogramban a folytonosság különálló sávjaként jelent meg, mozgásának mindkét oldalán körülbelül öt és akár 30 centiméter között.
Az ilyen felületi változások kiemelése mellett az InSAR eredmények felhasználhatók a talaj alatti közvetett átengedésre is, szoftver modellekkel kiszámítva, hogy mely geológiai események felelnek meg a felszíni eseményeknek. Bammal úgy találták, hogy két méternél nagyobb csúszás történt átlagosan 5,5 kilométer mélységben, egy meghatározott típusú hiba mentén.
Újra jön
Minél pontosabban lehet irányítani az űrhajó helyzetét, annál kisebb az InSAR kép alapvonala - a kezdeti és a követő képfelvételek közötti térbeli távolság -, és annál jobb a végső interferogram minősége. Az Envisat kezdeti Bam újbóli látogatása során az alapvonal elég nagy volt ahhoz, hogy az ERS digitális magassági adataira szükség legyen az eltolódott látószög által okozott topográfiai hatások kivonásához.
Azonban a későbbi, 35 nappal későbbi ismételt látogatás céljából az űrhajó irányítása olyan pontos volt, hogy topográfiai kompenzációt nem igényeltek, ami az Envisat számára félelmetes működési eredményt jelentett.
„Repülésdinamikai csapatunk 93 cm pontossággal számolt ki a DORIS (Doppler-orbitográfia és a műholdas integrált rádiópozíciós módszer) pontos lézeres megfigyelési eredményeinek és lézeres megfigyeléseknek köszönhetően” - nyilatkozta Andreas Rudolph az Envisat űrhajóvezetője.
„E pontosság eléréséhez speciális pályára kellett manővereket végezni, a németországi Európai Űrműveleti Központ (ESOC) és az olaszországi Európai Űrkutató Intézet (ESRIN) csapatainak kemény munkájával együtt? nem is beszélve egy kis szerencséről! ”
Aktív vulkán felmérése
A radarinterferometriát a földrengések és a vulkánok tanulmányozására használják - az Envisat az utóbbi egyik rendkívül élénk példájára gyűjt adatokat.
Az Indiai-óceán felett 2631 méterrel állva a Piton de la Fournaise vulkán nem a szeizmikus övek vagy a kapcsolódó „Tűzgyűrű” mentén helyezkedik el, hanem? mint Hawaii a bolygó másik oldalán? a Föld köpenyében egy mágikus hotspot felett helyezkedik el.
A Párizs Fitneszfürdője (IPGP) in-situ vulkánmegfigyelő központot működtet a kitörések és a kapcsolódó tevékenységek nyomon követésére.
„Megfigyeltük ezt a bazaltikus vulkánt az elmúlt 25 évben? ez a világ egyik legaktívabb vulkánja ”- kommentálta Pierre Briole, az IPGP. „Az elmúlt hat évben 13 kitörés történt, átlagos időtartama egy hónap. 1992 és 1998 között csendes idő volt, míg 1984 és 1992 között nyolc kitörés történt. ”
A mély föld alatti folyamatok vezetik a felszíni vulkáni aktivitást? láva-repedések és kitörések a lávacsatornák vagy „gátak” miatt fordulnak elő, amelyek a magas nyomású magma kamrákból nyúlnak fel. A talaj deformációja akár a vulkán közelében, akár felfelé vagy lefelé, betekintést nyújt a föld alatt zajló eseményekbe, ám a közelmúltig a mérhető földpontok mennyisége nagyon korlátozott volt.
„A földi geodéziai műszerek idején néhány hétbe telt a 20 pont koordinátáinak mérése körülbelül egy centiméter pontossággal” - emlékezett vissza Briole. Aztán az 1990-es évek elején jött a GPS (Global Positioning System). A GPS segítségével egy héten át tartó kampány során tízszeresére növelhetjük a pontok számát fél centiméter pontosságig. De a kitörés által okozott talajdeformáció általában rendkívül lokalizált az űrben, és ez a 200 pont eloszlik a vulkán területén. "
A GPS továbbfejlesztéséhez újabb, űr alapú technológiára volt szükség: Piton de la Fournaise interferogramjai, amelyek az elmúlt évben több mint 60 Envisat-kép alapján készültek. Az IPGP egy olyan csapat része, amely felhasználja az adatokat, beleértve a Blaise Pascal (Clermont-Ferrand II) és az R szakszervezeti egyetemek résztvevőit is.
"Szerencsések vagyunk a Piton de la Fournaise-val, mert a távoli elhelyezkedése az óceán közepén azt jelenti, hogy nincs ütközés más potenciális Envisat-célokkal, és így több felvásárlást kapunk, mint az ASAR-képek többi felhasználójának legtöbbjénél" - tette hozzá Briole . „Az Envisatból származó InSAR rendkívül hatékony eszköznek bizonyult számunkra, mert nagyon nagy sűrűségű információt szolgáltat az egész vulkánon.
„Mivel az új kitörések olyan gyakran zajlanak, a földi kampányaink nem tudtak lépést tartani, de az interferometria adatokkal szolgál az egyes kitörésekről. És bár a vulkán nagyon nehezen működik? gyakran rosszul láthatók az időjárástól és nagyon meredek keleti oldalsó? a vulkán minden részétől a vegetációs vonalig elérhető az InSAR. ”
Az InSAR feltárja a talaj inflációját az új kitörést megelőző hónapokban, ahogy a nyomás a magma kamrában növekszik. A kitörést követően a nyomás mérséklődik, és leereszkedés következik be.
Ugyancsak felfedik azokat a lokális deformációkat, amelyek akkor fordulnak elő, amikor a mágikus gátak terjednek és eljutnak a felszínre. Az új repedéshez kapcsolódó deformáció mértéke jelzi a mélységet, amelyen származik? minél szélesebb az infláció, annál mélyebbre jött a gát.
Az InSAR vulkáni megfigyelését először az ERS adatok felhasználásával hozták létre, és olyan interferogramokkal készítették az olasz rendkívül aktív Etna-hegyet, amely úgy tűnik, hogy a kitörések között lélegzik. És az Andok távoli részei mentén látszólag kihalt vulkánok interferogram-felmérései földi mozgást mutattak, jelezve, hogy egyesek még mindig aktívak.
„Sok érdekes kutatási vonal létezik ennek a technikának a felhasználásával, beleértve azt a kérdést, hogy lehet előre jelezni, amikor a vulkán kitörne - és - ha a vulkánok közelében gyakran előfordulnak szeizmikus hibák - a szeizmikus aktivitás és a vulkánkitörések kérdése. össze vannak kapcsolva ”- tette hozzá Briole.
„Csapatunk jelenleg érdekli, hogy a lehető legpontosabban jellemezzük a Piton de la Fournaise-t, olyan tökéletes technikákkal, amelyeket később máshol is alkalmazhatunk vulkánokra, és ha lehetséges, növeljük az akvizíciók számát annak bizonyítása érdekében, hogy a vulkánok InSAR-monitorozása működési potenciállal rendelkezik. , korai figyelmeztetést nyújtva a polgári védelmi hatóságok számára. ”
Eredeti forrás: ESA sajtóközlemény
