Группа исследователей под руководством Университетского колледжа Лондона смогла сконструировать рабочие прототипы дронов, которые должны помочь в сборе данных о труднодоступных вулканах. Передовые исследования вулкана Манам в Папуа-Новой Гвинее улучшают понимание ученых того, как вулканы вносят вклад в глобальный углеродный цикл, что является ключом к поддержанию жизни на Земле.
Выводы команды, опубликованные в Science Advances, впервые показывают, как можно объединить измерения с воздуха, земли и космоса, чтобы узнать больше о самых недоступных и очень активных вулканах на планете. В проекте ABOVE участвовали специалисты из Великобритании, США, Канады, Италии, Швеции, Германии, Коста-Рики, Новой Зеландии и Папуа-Новой Гвинеи, занимающихся вулканологией и аэрокосмической инженерией. Они совместно разработали решения проблем измерения выбросов газов из действующих вулканов с помощью модифицированных дронов дальнего действия.
Комбинируя наземные измерения с воздуха с результатами, полученными со спутников и удаленных наземных датчиков, исследователи могут собрать гораздо более богатый набор данных, чем это было возможно ранее. Это позволяет им дистанционно контролировать действующие вулканы, улучшая понимание того, сколько углекислого газа (CO2) выбрасывается вулканами во всем мире и, что важно, откуда этот углерод поступает.
Вулкан Манам диаметром 10 км расположен на острове в 13 км от северо-восточного побережья материка, на высоте 1800 м над уровнем моря. Предыдущие исследования показали, что это один из крупнейших в мире источников выбросов диоксида серы, но о выбросах CO2 в нем ничего не известно.
Выбросы вулканического CO2 сложно измерить из-за высоких концентраций в фоновой атмосфере. Измерения необходимо проводить в непосредственной близости от действующих жерл, а на опасных вулканах, таких как Манам, беспилотные летательные аппараты — единственный способ безопасно получить образцы. Тем не менее, полеты беспилотников за пределами прямой видимости в вулканической среде предпринимались редко.
Добавив миниатюрные газовые сенсоры, спектрометры и устройства для отбора проб, которые автоматически запускаются, чтобы открываться и закрываться, команда смогла запустить дрон на 2 км в высоту и на 6 км от вершины Манама, где они взяли пробы газа для анализа в течение нескольких часов. Расчет соотношения между уровнями серы и углекислого газа в выбросах вулкана имеет решающее значение для определения вероятности извержения, так как это помогает вулканологам установить местоположение его магмы.
Последние крупные извержения Манама в период с 2004 по 2006 год опустошили большую часть острова и вынудили около 4000 человек покинуть материк; их посевы уничтожены, а источники воды загрязнены.
Руководитель проекта доктор Эмма Лю (UCL Earth Sciences) сказала:
Манам не изучался подробно, но по спутниковым данным мы могли видеть, что он производит сильные выбросы. Ресурсы местного института мониторинга вулканов невелики, и у команды невероятная рабочая нагрузка, но они действительно помогли нам установить связи с сообществом, живущим на острове Манам.
После полевых исследований исследователи собрали средства на покупку компьютеров, солнечных батарей и других технологий, чтобы позволить местному сообществу, которое с тех пор сформировало группу по обеспечению готовности к стихийным бедствиям, общаться через спутник с острова и проводить обучение работе с дронами для вулканологической службы Rabaul. Персонал обсерватории, чтобы помочь в их усилиях по мониторингу.
ABOVE был частью Deep Carbon Observatory (DCO), глобального сообщества ученых, которые в течение десяти лет стремились узнать больше об углероде на Земле.
Выбросы вулканов являются критическим этапом углеродного цикла Земли — перемещением углерода между сушей, атмосферой и океаном — но измерения CO2 до сих пор ограничивались относительно небольшим числом из примерно 500 дегазирующих вулканов в мире.
Понимание факторов, которые контролируют выбросы вулканического углерода в настоящее время, покажет, как климат изменялся в прошлом и, следовательно, как он может отреагировать в будущем на нынешние антропогенные воздействия.
