Jordskred som orsakas av instabila vulkaners kollaps är en av de största farorna med vulkanutbrott. En metod för att upptäcka långsiktiga rörelser av dessa berg med hjälp av satellitbilder kan hjälpa till att identifiera tidigare förbisedd instabilitet vid vissa vulkaner, enligt forskare från Penn State.

"När det är ett stort vulkanutbrott, det finns en chans att om en flank av vulkanen är instabil kan det bli en kollaps, "sa Judit Gonzalez-Santana, doktorand vid institutionen för geovetenskap. "För att bättre utforska denna fara, vi använde en alltmer populär och mer känslig tidsseriemetod för att titta på dessa rörelser, eller ytdeformation, under längre tidsperioder. "

Med hjälp av tidsserietekniken, forskarna fann ytdeformation relaterad till flankrörelse hade inträffat vid Pacaya, en aktiv vulkan i Guatemala, från 2011 till 2013 när vulkanen var i stort sett tyst, och ökade fram till ett utbrott 2014. Tidigare arbete hade inte identifierat flankrörelser under denna tid, sa forskarna.

"Folk har tittat på den vulkanen med satellit fjärranalys men inte upptäckt denna långsiktiga flankrörelse eller krypning, "sa Christelle Wauthier, docent i geovetenskap. "Eftersom förändringar i ytdeformation är ganska små per år, det kan enkelt ligga under detektionsgränserna för konventionella metoder, men fortfarande inom gränserna för Judits arbete med hjälp av en tidsseriemetod. "

Forskare spårar ytdeformation med hjälp av radarsatelliter som är tillräckligt känsliga för att upptäcka förändringar på bara några tum på marken. Genom att jämföra två av dessa bilder med den konventionella tekniken Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR) skapas ett interferogram, i huvudsak en karta över ytrörelse. Men kvaliteten på InSAR -resultaten minskar med tiden som separerar två bilder och kan påverkas av även små förändringar, som från vegetationstillväxt eller en ansamling av aska som spy från en vulkan, sa forskarna.

Teamet genomförde istället en InSAR-tidsserieanalys med hundratals satellitbilder tagna över år och identifierade ytdeformation mellan varje.

"Du kan använda många av dessa kortsiktiga ytrörelsekartor för att ge dig information om ytförskjutning under en lång tidsperiod, "Sa Gonzalez-Santana." Sedan kan du titta på ytdeformationskartorna och se hur mycket varje pixel har rört sig sedan datumet då den första bilden förvärvades, till exempel."

Resultaten, publicerad i Journal of Volcanology and Geothermal Research , ge finare detaljer om vulkanisk flankrörelse, och kan avslöja stigningar i hastigheten som krypning sker, som vid Pacaya före utbrottet 2014, sa forskarna. Teamet har delat resultaten med tjänstemän i Guatemala som övervakar vulkanen.

"Denna typ av kryp är inte ovanlig och inte särskilt farlig i sig, men om du har extra tvång som från att magma trycks och trycks mot kammarens vägg eller intrång, det kan utlösa en katastrofal kollaps, "Wauthier sa." För att kunna förstå instabilitets beteende och eventuellt upptäcka förändringar i rörelsehastigheter är mycket kritiskt för att övervaka den potentiella kollapsen. "

Metoden visar löfte för att identifiera deformation, särskilt vid vulkaner som saknar dyra övervakningsnät i realtid och de som ligger i tropiska områden med tjock vegetation som skapar problem för traditionell InSAR, sa forskarna.

Flankinstabilitet studeras ofta vid oceaniska vulkaner, där en kollaps kan utlösa en dödlig tsunami, enligt forskarna. Men kollaps sker också inåt landet, inklusive framträdande på Mount St. Helens 1980.

Pacaya själv upplevde en kollaps någon gång runt 1, För 000 år sedan, skapa en skräpskred som reste mer än 15 miles, och lämnar ett framträdande ärr på vulkanen. Efterföljande utbrott har byggt upp vulkanen igen och det kan en dag kollapsa igen, sa forskarna.

"Mer än 10, 000 människor bor inom cirka tre mil från vulkanen, "Gonzalez-Santana sa." Om du tar hänsyn till den senaste lavinen som reste 15 mil bort, alla som bor i dalarna runt vulkanen kan vara i fara. "