Även om det finns tydliga tecken på att en vulkan sannolikt kommer att bryta ut inom en snar framtid - en ökning av seismisk aktivitet, förändringar i gasutsläpp, och plötslig markdeformation, till exempel - att förutse sådana utbrott är notoriskt svårt.

Detta är, till viss del, eftersom inga två vulkaner beter sig på exakt samma sätt och för att få av världens 1, Omkring 500 aktiva vulkaner har övervakningssystem på plats. Under bästa omständigheter, forskare kan exakt förutse ett utbrott av en övervakad vulkan flera dagar innan det händer. Men tänk om vi visste månader eller till och med år i förväg?

Med hjälp av satellitdata, forskare vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory i södra Kalifornien och University of Alaska, Fairbanks har utvecklat en ny metod som för oss närmare den verkligheten. Forskningen publicerades nyligen i Naturgeovetenskap .

"Den nya metoden bygger på en subtil men betydande ökning av värmeutsläpp över stora delar av en vulkan under åren fram till dess utbrott, "sade huvudförfattaren Társilo Girona, tidigare från JPL och nu vid University of Alaska, Fairbanks. "Det gör att vi kan se att en vulkan har vaknat igen, ofta långt innan några av de andra tecknen har dykt upp. "

Studiegruppen analyserade 16 ½ års strålningsdata från Moderate Resolution Imaging Spectroradiometers (MODIS) - instrument ombord på NASA:s Terra- och Aqua -satelliter - för flera typer av vulkaner som har utbrott under de senaste två decennierna. Trots skillnaderna mellan vulkanerna, resultaten var enhetliga:Under åren fram till ett utbrott, den strålande yttemperaturen över en stor del av vulkanen ökade med cirka 1 grad Celsius från dess normala tillstånd. Det minskade efter varje utbrott.

"Vi pratar inte om hotspots här, men snarare, uppvärmningen av stora delar av vulkanerna, "sa medförfattaren Paul Lundgren från JPL." Så det är sannolikt relaterat till grundläggande processer som sker på djupet. "

Särskilt, forskarna tror att värmeökningen kan bero på växelverkan mellan magmareservoarer och hydrotermiska system. Magma (smält sten under jordens yta) innehåller gaser och andra vätskor. När den stiger genom en vulkan, gaserna diffunderar till ytan och kan avge värme. Liknande, denna avgasning kan underlätta uppflödet av underjordiskt vatten och höjningen av vattennivån, samt hydrotermisk cirkulation, som kan öka jordtemperaturen. Men forskare säger att andra processer också kan spela, för medan deras förståelse av vulkanbeteende förbättras, det förblir begränsat.

"Vulkaner är som en låda med blandad choklad:De kan se likadana ut, men inuti finns det stor variation mellan dem och, ibland, även inom samma, "Sa Lundgren." Ovanpå det, bara några få vulkaner övervakas väl, och några av de mest potentiellt farliga vulkanerna är minst utbrott, vilket innebär att du inte kan förlita dig strikt på historiska register. "

Kombinera data

Den nya metoden är betydelsefull i sig, men det kan ge ännu mer inblick i vulkanbeteende när det kombineras med data från modeller och andra satelliter.

I en studie publicerad i Vetenskapliga rapporter förra sommaren, Lundgren använde interferometrisk syntetisk bländarradar (InSAR) för att analysera långsiktig deformation vid Argentinas Domuyo-vulkan. Just då, vetenskapsmän var inte säkra på om Domuyo var en vilande eller utrotad vulkan, eller om det bara var ett berg. Lundgrens forskning klarade det snabbt. Han upptäckte oväntat en period av inflation, vilket är när en del av en vulkan expanderar när en ny magmassa rör sig uppåt och driver sten ur vägen. Det visar sig att Domuyo i hög grad är en vulkan - och en aktiv.

Nästa, Lundgren jämförde denna deformationstidserie med den termiska tidsserien Társilo Girona skapade för Domuyo Volcano. Lundgrens mål:att avgöra om de två processerna - en ökning av både strålande yttemperatur över stora delar av vulkanen och deformation - var kopplade.

"Vi fann att de termiska tidsserierna mycket efterliknade deformationstiderna men med viss tidsseparation, "sa Lundgren." Även om det fortfarande är oklart vilken process som sannolikt kommer att ske först, genom att visa korrelationen, vi kan koppla ihop processerna genom fysikbaserade tolkningar snarare än att bara förlita oss på vad vi kan observera på underytan. "

Med andra ord, att kombinera datamängderna ger ledtrådar om vad som händer djupare inuti vulkanen och hur de olika processerna påverkar och interagerar med varandra - data som kan förbättra noggrannheten hos modeller som används för att förutsäga utbrott.

"Även om forskningen inte besvarar alla frågor, den öppnar dörren till nya metoder för fjärranalys - särskilt för avlägsna vulkaner - som borde ge oss några grundläggande insikter i konkurrerande hypoteser om hur vulkaner beter sig i allmänna dynamiska termer över tidsperioder från några år till decennier, "Tillade Lundgren.

Blickar framåt

Går vidare, forskarna kommer att testa den termiska tidsseriemetoden på fler vulkaner och fortsätta att finjustera dess precision.

"Ett av målen är att en dag ha ett verktyg som kan användas i nästan realtid för att kontrollera om det finns vulkanaktivitet i vulkanområden, "sa Girona." Även för små utbrott, det finns tecken på termisk oro innan utbrottet inträffade, så den nya metoden hjälper oss att föra oss lite närmare det målet. "

Data hjälper till att komplettera befintliga verktyg som används vid övervakade vulkaner. Men de ökar också kraftigt antalet vulkaner för vilka potentiellt livräddande data kan göras tillgängliga.

"Att använda den nya termiska metoden som detekterar förändringar i yttemperaturen runt vulkaner och InSAR-markdeformationsmätningar hjälper till att göra vulkanobservatorier runt ordet för att identifiera vilka vulkaner som är mest sannolika att bryta ut och vilka vulkaner som bör användas för närmare observationer, "Sa Lundgren." Vid användning av satellitdata, du ökar omfattningen av vad som kan övervakas regelbundet. "

När det gäller den en gång till stor del ignorerade Domuyo, historien utvecklas fortfarande:Det är en av flera vulkaner som nyligen prioriterats av den argentinska regeringen för att vara utrustade med ett övervakningssystem.