Нова дрон технология ще помага в прогнозирането на вулканични изригвания

Екип от международни специалисти разработи специален дрон, който ще събира данни за неизследвани до момента вулкани, за да се прогнозира с по-голяма точност изригването на някои от тях.

Иновативното проучване, извършено върху вулкана Манам в Папуа Нова Гвинея, ще даде нова информация на учените за връзката между вулканичната дейност и въглеродния цикъл, който е от огромно значение за качеството на живот на планетата.

Проектът „ABOVE“ обединява труда на международни експерти от Бристол и чужбина, като основата му цел е извършването на заснемания от въздуха на вулканични емисии. Всички експерти са с богат опит в управлението на роботизирана въздушна апаратура за анализ на вулканичните емисии.

Своя принос дават специалисти от областта на науките за земята, космическия инженеринг и географията, както и учени от САЩ, Канада, Италия, Швеция, Германия и Папуа Нова Гвинея, ръководени от д-р Ема Лиу от колежа „University College London“. Заедно те откриват начин как да измерят газовите емисии от активни вулкани чрез модифицирани дронове за дълги разстояния.

Вулканичните емисии са пагубни за въглеродния цикъл на земята – движението на въглерод между земната повърхност, атмосферата и океана. До момента обаче измерване на CO2 емисиите се извършва върху малък брой от приблизително 500-те замърсяващи въздуха вулкана. Тъй като задължително условие е замерването да се случва съвсем близо до активните кратери, при опасните вулкани, какъвто е Манам, единственият възможен начин е с помощта на дрон, който да вземе проби от мястото.

Откритията на екипа са публикувани в списание „Science Advances“ и разкриват за първи път метод за комбиниране измерванията, направени на земята, във въздуха и в космоса, за да се разгадаят недостъпните активни вулкани на планетата.

Дрон до недостъпния вулкан Манам

На самия дрон се монтират миниатюрни газ сензори, спектрометри и устройства за директно пробовземане. Той може да се издигне до височина 2 км и да достигне върха на вулкана Манам, който е отдалечен на цели 6 км. Там машината взема проби от отделяните газове, които ще бъдат анализирани в рамките на броени часове.

Как се изчислява вероятността от изригване на вулкан?

Експертите изчисляват съотношението между съдържанието на сяра и нивата на серен диоксид, което е показателно за вероятността и времето на изригване на един вулкан. Данните, които използват вулканолозите, им помагат да разберат кой всъщност е източникът на магмата.

Ръководител на проекта е д-р Ема Лиу. Тя разказва: „Манам не е изследван в детайли досега, но от данните от сателита виждаме, че изхвърля газови емисии. Екипът от местния институт за наблюдение на вулкана е твърде малък и затрупан със задачи. Въпреки това той, както и хората от остров Манам, ни помогнаха изключително много.“

Д-р Кийрън Ууд от катедрата по космически инженеринг в Бристол работи заедно с д-р Лиу по подготовката и организацията на експедицията. Пътуването е през месец май 2019 г. и е третото поред до Папуа Нова Гвинея за д-р Ууд. По-рано той участва в логистиката, сътрудничеството между екипите и обучението на персонал за вулканичната обсерватория „Rabaul Volcanological.“

„Проектът „ABOVE“ е плод на дългогодишни усилия и планиране. Той дава уникална възможност на немалко международно признати изследователи с опит в работата на терен, които преследват едни и същи цели. Сега, когато сме усъвършенствали максимално технологията, е наистина важно да сме добре подготвени,“ споделя д-р Ууд, технически експерт и пилот в екипа на Бристол.

Ученият е автор на друго изследване в същата област: „Дейности във високо турбулентни вулканични изпарения, публикувано в списание „Frontiers in Robotics & AI“, което е насочено върху механиката при полет и устройството на дроновете.

Д-р Матю Уотсън от Училището по науки за земята в Бристол, добавя: „Инициативата е страхотна и ни дава информация за малко познати действащи вулкани с помощта на измервателна техника от ново поколение. След като сме наясно с факторите, които влияят върху въглеродните емисии, бихме могли да разберем как се е променял климатът в миналото и как би се променял занапред в резултат на човешката дейност.“

Според съавтора проф. Алесандро Аиупа от Университета на Палермо постигнатият напредък е огромен, защото само допреди 10 години никой не е имал възможността да анализира CO2 емисиите от вулкана Манам, а само да го наблюдава отдалече.

Коя дейност вреди повече – вулканичната или човешката?

Ако се изчисли въглеродът, изпускан от всички вулкани на планетата, той представлява по-малко от 1% от общия брой емисии. Останалите 99% са резултат от човешката дейност. След няколко века дейността на хората ще има ефект като този от хиляди вулкани. Ако продължаваме да замърсяваме атмосферата с въглерод, ще затрудним още повече наблюдението на вулканите и прогнозирането кога ще изригнат.

Проф. Тобиас Фишер от Университета на Ню Мексико смята, че за да разберем кои са причините за промяната в климата, трябва първо да разберем как работи въглеродният цикъл на планетата. Той пояснява: „Искахме да направим количествена оценка на въглеродните емисии от голям източник на CO2 като вулкана Манам. Данните за състава на изотопите на въглерода бяха много оскъдни, а именно те биха ни разкрили кой е източникът му – мантията, земната кора или утаечният слой. Нашата задача бе да разберем от къде идва въглеродът.“

След като приключват с полевата си дейност, учените събират средства за закупуване на компютри, слънчеви панели и други технологии в помощ на местното население. Също така е сформирана група за бързо реагиране в случай на изригване, която използва сателитна връзка и осигурява нужното обучение за управление на дрон за служителите във вулканичната обсерватория „Rabaul.“