Forskare har för första gången visat att vulkaner avger distinkta gaspulser några timmar före utbrott, vilket kan leda till prognoser i realtid för farliga vulkanutbrott som är svåra att förutsäga, enligt forskarna.

Vulkaner avger gaser både under och mellan utbrott. Att övervaka koncentrationerna och mängden gas som släpps ut är viktigt för att förstå vulkanisk aktivitet, men sambandet mellan periodisk avgasning och de processer under jordens yta som utlöser utbrott är inte klart, enligt forskarna.

För att bättre förstå detta förhållande, Tásiro Girona, en geofysiker vid Jet Propulsion Laboratory vid California Institute of Technology i Pasadena, Kalifornien, hjälpt till att utveckla en teknik som på distans samlar in bilder av gasformiga vulkaniska plymer med en aldrig tidigare skådad frekvens och precision med hjälp av lättillgängliga digitalkameror. Girona presenterade resultaten av sin teknik förra månaden vid American Geophysical Union Fall Meeting 2017 i New Orleans. De första resultaten visar att det finns en skillnad mellan normal avgasning mellan utbrott och avgasning strax före ett förestående utbrott.

"Vi behöver verkligen inte ha dyrare, komplexa system, "Sa Girona, med hänvisning till den högspecialiserade utrustning som forskare vanligtvis använder för att fjärrövervaka vulkanisk avgasningsaktivitet.

Girona och hans kollegor använder digitalkamerorna för att övervaka vulkaniska plumes genom att mäta ljuset som studsar av vattendroppar de innehåller. Ljusets intensitet motsvarar mängden närvarande vattenånga och representeras digitalt av pixelljusstyrka.

I över ett år, de har tagit bilder av aktivitet vid vulkanen Turrialba i Cartago, Costa Rica på ett avstånd av en kilometer (0,62 miles). Turrialba är en bra kandidat för att testa den nya metoden, eftersom den visar ett brett spektrum av vulkanisk aktivitet inklusive passiva gasutsläpp under stillestånd, asksexplosioner och sporadiska utbrott av ballistik - stenprojektiler kastades upp i luften.

Forskarna isolerade tidsfönster där kratern var tydligt synlig som motsvarade observerade händelser som avstängningsperioder för avgasning och perioden före ett ballistiskt utbrott. Varje gång vulkanen släppte ut gas, de analyserade de digitala bilderna för att avgöra hur mycket gas som släpptes ut och vilken typ av gas det var.

Forskarna identifierade för första gången periodiska ångpulser som varade i flera hundra sekunder som inträffade några timmar före utbrott i Turrialba som kastade bergprojektiler upp i luften. Dessa ångpulser reflekterar vad som händer inne i vulkanen, förmodligen i gasfickorna under ytan, att utlösa utbrott, Sa Girona.

"Övervakning av gasförändringarna är ett av de mest lovande verktygen för att kunna förutse utbrott, "sa Fidel Costa, en vulkanolog vid Earth Observatory i Singapore som inte var inblandad i projektet. Arbetet vid Turriabla vulkan är viktigt eftersom det är det första experimentet i sitt slag som visar skillnaden mellan typerna av avgasning och kommer att vara användbart för att förutse utbrott av andra vulkaner som är svåra att förutsäga, Sa Costa.

Girona utökar för närvarande analyserna till att omfatta längre tidsperioder och olika typer av vulkaniska händelser. Förfining och automatisering av digitalkamerans fjärranalyssystem som han och hans kollegor utvecklat kan göra det möjligt för forskare att övervaka och förutse vulkaniska händelser i realtid, han sa. Han hoppas kunna utvidga metoden i framtiden till att inkludera användning av satellitbilder.

Denna berättelse publiceras på nytt med tillstånd av AGU Blogs (http://blogs.agu.org), en gemenskap av bloggar om jord- och rymdvetenskap, värd av American Geophysical Union. Läs den ursprungliga historien här.