Vulkaner bryter ut, de spyr ut aska, deras ärrade flanker löper ibland med både lava och jordskred. Men bara ibland. En mindre dramatisk men viktig process är kontinuerliga gasutsläpp från vulkaner; med andra ord, när de andas ut. Ett antal vulkaner runt om i världen andas kontinuerligt ut vattenånga fylld med tungmetaller, koldioxid, vätesulfid och svaveldioxid, bland många andra gaser. Av dessa, svaveldioxid är lättast att upptäcka från rymden.

I en ny studie publicerad i Vetenskapliga rapporter Denna vecka, ett team ledd av forskare från Michigan Technological University skapade den första, verkligt global inventering av vulkaniska svaveldioxidutsläpp, med hjälp av data från det holländsk-finska ozonövervakningsinstrumentet på NASA:s jordobservationssystem Aura-satellit som lanserades 2004. De sammanställde utsläppsdata från 2005 till 2015 för att producera årliga uppskattningar för var och en av 91 vulkaner som för närvarande sänder ut världen över. Datauppsättningen kommer att hjälpa till att förfina klimat- och atmosfärskemimodeller och ge mer insikt om hälsorisker för människor och miljö.

"Många människor kanske inte inser att vulkaner kontinuerligt släpper ut ganska stora mängder gas, och kan göra det i årtionden eller till och med århundraden, säger vulkanologen Simon Carn, en docent vid Michigan Tech i Houghton, Michigan, och huvudförfattaren till den nya studien. "Eftersom de dagliga utsläppen är mindre än ett stort utbrott, effekten av en enda plym kanske inte verkar märkbar, men den kumulativa effekten av alla vulkaner kan vara betydande. Faktiskt, i genomsnitt, vulkaner släpper ut det mesta av sin gas när de inte får utbrott."

Carn och hans team fann att vulkaner varje år tillsammans släpper ut 20 till 25 miljoner ton svaveldioxid i atmosfären. Även om detta antal är högre än den tidigare uppskattningen som gjordes i slutet av 1990-talet baserat på markmätningar, den nya forskningen inkluderar data om fler vulkaner, inklusive några som forskare aldrig har besökt, och det är fortfarande lägre än mänskliga utsläpp av svaveldioxidföroreningsnivåer.

Mänskliga aktiviteter släpper ut ungefär två gånger så mycket svaveldioxid till atmosfären, enligt medförfattaren Vitali Fioletov, en atmosfärsforskare vid Environment and Climate Change Canada i Toronto, Ontario. Han ledde arbetet med att katalogisera svaveldioxidutsläppskällor från mänskliga aktiviteter och vulkaner och att spåra utsläpp från satellitobservationerna tillbaka till deras källa genom att använda vinddata.

Mänskliga utsläpp minskar dock i många länder på grund av strängare föroreningskontroller på kraftverk som förbränning av lågsvavligt bränsle och tekniska framsteg för att avlägsna det under och efter förbränning. När de minskar, vikten av ihållande vulkanutsläpp ökar. Vulkaner ger naturliga bakgrundsnivåer av svaveldioxid som måste beaktas när man studerar den globala atmosfären och regionala effekter.

Atmosfäriska processer omvandlar gasen till sulfataerosoler - små suspenderade partiklar i atmosfären - som reflekterar solljus tillbaka till rymden, orsakar en kylande effekt på klimatet. Sulfataerosoler nära markytan är skadliga att andas. Dessutom, svaveldioxid är den primära källan till surt regn och irriterar hud och lungor. Hälsoproblem med svaveldioxidplymer pågår i samhällen på sluttningarna av ihållande avgasande vulkaner som Kilauea på Hawaii och Popocatepetl i Mexiko.

Med dagliga observationer, spårning av svaveldioxidutsläpp via satellit kan också hjälpa till med utbrottsprognoser. Tillsammans med mätning av seismisk aktivitet och markdeformation, forskare som övervakar satellitdata kan potentiellt få märkbara ökningar av gasutsläpp som kan föregå utbrott.

"Det är ett komplement till markbaserad övervakning, "Carn säger, och tillägger att hans team säger att båda behövs. "Markbaserade mätningar av vulkaniska gaser som är svårare att mäta från rymden, som koldioxid, är avgörande. Men satellitdata kan göra det möjligt för oss att mer effektivt rikta in nya markbaserade mätningar på oövervakade vulkaner, leder till bättre uppskattningar av vulkaniska koldioxidutsläpp."

Markbaserade data är mer detaljerade, och i områden som Centralamerika där stora svaveldioxidavgivande vulkaner ligger nära varandra, de skiljer bättre från vilka specifika vulkangasplymer som kommer ifrån. Dock, medan fältmätningar av svaveldioxidutsläpp ökar, de är fortfarande för glesa för att få ihop en sammanhållen global bild.

Det är där denna nya inventering är praktisk; den når så långt som till de avlägsna vulkanerna på Aleuterna och ger konsekventa mätningar över tiden från världens största utsläppare, inklusive Ambrym i Vanuatu och Kilauea på Hawaii.

"Satelliter ger oss en unik "stor bild" av vulkaniska utsläpp som är svår att få fram med andra tekniker, " säger Carn. "Vi kan använda detta för att titta på trender i svaveldioxidutsläpp på skalan av en hel vulkanbåge."

Arbetet belyser nödvändigheten av konsekventa långsiktiga data, enligt medförfattaren Nick Krotkov, en atmosfärsforskare vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, som producerar svaveldioxiddata från Aura-satelliten. "Om du vill titta på trender eller göra annan vetenskap, den längre tidsserien är verkligen kritisk. Värdet på data ökar med dess varaktighet, " han sa.

Den nya informationen om vulkanutsläpp samlar möjligheter att förbättra övervakningen av naturliga faror, människors hälsorisker och klimatprocesser – ett vulkaniskt andetag i taget.