Ett team av forskare från University of Cambridge har utvecklat ett nytt sätt att mäta trycket inuti vulkaner, och fann att det kan vara en pålitlig indikator på framtida utbrott.

Med hjälp av en teknik som kallas 'seismisk brusinterferometri' i kombination med geofysiska mätningar, forskarna mätte energin som rör sig genom en vulkan. De fann att det finns ett bra samband mellan den hastighet med vilken energin reste och mängden utbuktning och krympning som observerades i berget. Tekniken kan användas för att förutse mer exakt när en vulkan kommer att bryta ut. Deras resultat rapporteras i tidningen Vetenskapliga framsteg .

Data samlades in av US Geological Survey över K? Lauea på Hawaii, en mycket aktiv vulkan med en sjö av bubblande lava strax under toppen. Under en fyraårsperiod, forskarna använde sensorer för att mäta relativa förändringar i hastigheten på seismiska vågor som rör sig genom vulkanen över tid. De jämförde sedan sina resultat med en andra uppsättning data som mätte små förändringar i vulkanens vinkel under samma tidsperiod.

Eftersom K? Lauea är en så aktiv vulkan, det sväller och krymper ständigt när trycket i magmakammaren under toppen ökar och minskar. K? Laueas nuvarande utbrott startade 1983, och den spottar och sprutar lava nästan konstant. Tidigare i år, en stor del av vulkanen föll bort och den öppnade ett stort "vattenfall" av lava i havet nedanför. På grund av denna höga aktivitetsvolym, K? Lauea är också en av de mest studerade vulkanerna på jorden.

Cambridge -forskarna använde seismiskt brus för att upptäcka vad som styrde K? Laueas rörelse. Seismiskt buller är en ihållande lågnivåvibration i jorden, orsakad av allt från jordbävningar till vågor i havet, och kan ofta läsas på en enda sensor som slumpmässigt brus. Men genom att para ihop sensorer, forskarna kunde observera energi som passerar mellan de två, så att de kan isolera det seismiska bullret som kom från vulkanen.

"Vi var intresserade av hur energin som rör sig mellan sensorerna förändras, oavsett om det blir snabbare eller långsammare, "sa Clare Donaldson, doktorand vid Cambridge Department of Earth Sciences, och tidningens första författare. "Vi vill veta om de seismiska hastighetsförändringarna återspeglar ökande tryck i vulkanen, som vulkaner sväller ut före ett utbrott. Detta är avgörande för utbrottsprognoser. "

En till två kilometer under K? Laueas lavasjö, det finns en magmagasin. När mängden magma förändras i denna underjordiska reservoar, hela toppen av vulkanen bular och krymper. På samma gång, den seismiska hastigheten ändras. När magmakammaren fylls, det orsakar en ökning av trycket, vilket leder till att sprickor stänger i det omgivande berget och ger snabbare seismiska vågor - och vice versa.

"Det här är första gången som vi har kunnat jämföra seismiskt buller med deformation under en så lång period, och den starka korrelationen mellan de två visar att detta kan vara ett nytt sätt att förutsäga vulkanutbrott, sa Donaldson.

Vulkanseismologi har traditionellt mätt små jordbävningar vid vulkaner. När magma rör sig under jorden, det sätter ofta igång små jordbävningar, som den sprickar sig igenom fast sten. Att upptäcka dessa jordbävningar är därför mycket användbart för utbrottsprognoser. Men ibland kan magma flöda tyst, genom befintliga vägar, och inga jordbävningar får förekomma. Denna nya teknik kommer fortfarande att upptäcka de förändringar som orsakas av magmaflödet.

Seismiskt ljud uppstår kontinuerligt, och är känslig för förändringar som annars skulle ha missats. Forskarna räknar med att denna nya forskning kommer att tillåta metoden att användas vid hundratals aktiva vulkaner runt om i världen.