Ett urval av (Fe + Al)/Si-fördelningen som ett vulkaniskt aktivitetsindex från 16 maj till 25 juni runt Nishinoshima Island:(a) 16-23 maj, 2020, (b) 24-31 maj, 2020, (c) 1-8 juni, 2020, (d) 9–16 juni, 2020, (e) 17–24 juni, 2020, (f) 25 juni–2 juli, 2020. Den mappas genom att tillämpa ekvationen ((Fe+Al)/Si)=45,4(x)?13,3 på SGLI-data. Från detta, det kan ses att under denna period, utbredningen på den nordöstra delen av ön ökar, och sedan fortskrider missfärgningen gradvis till havsområdet runt ön, innan det försvinner. Nishinoshima Island ligger cirka 1, 000 km söder om Tokyo, Japan. De ursprungliga data som används för denna produkt har tillhandahållits av JAXAs JASMES (JAXA Satellite Monitoring for Environmental Studies). Kredit:JAXA/Yuji Sakuno
En ny studie föreslår havsmissfärgningsdata som erhållits från satellitbilder som ett nytt kriterium för att förutsäga om ett utbrott hägrar för en undervattensvulkan.
Det har varit frekventa utbrott av undervattensvulkaner de senaste åren. Bara de senaste två åren registrerades explosionerna av Anak Krakatau i Indonesien, White Island i Nya Zeeland, och Nishinoshima Island i Japan. Att observera tecken på vulkanisk oro är avgörande för att ge livräddande information och säkerställa att flyg- och sjöresor är säkra i området.
Även om det kan vara svårt att förutsäga när en vulkan kommer att få ett utbrott eftersom alla beter sig olika, forskare letar efter dessa tecken:ökad seismisk aktivitet, utbyggnad av magmapooler, ökad utsläpp av vulkanisk gas, och temperaturen stiger.
För undervattensvulkaner, Yuji Sakuno, fjärranalysspecialist och docent vid Hiroshima Universitys Graduate School of Advanced Science and Engineering, föreslog en ny indikator — havsfärg.
Sambandet mellan den kemiska sammansättningen av missfärgat havsvatten och vulkanisk aktivitet har varit känt sedan länge. Fortfarande, det har gjorts väldigt få kvantitativa studier som använt fjärranalys för att utforska det. Och bland dessa få studier, endast reflektansmönstret för missfärgat havsvatten har analyserats.
"Detta är ett extremt utmanande forskningsresultat för att förutsäga vulkankatastrofer som ofta har inträffat i olika delar av världen de senaste åren med hjälp av ett nytt index som kallas havsfärg, Sakuno sa.
Denna bild illustrerar kolorimetriska data för missfärgat havsvatten i fyra riktningar (norr, öster, söder, och västerut) runt Nishinoshima Island 2020. Studien undersökte vattnets färgegenskaper för att validera om data som erhållits av SGLI exakt fångar de faktiska förhållandena för det missfärgade havsvattnet. Den upptäckte betydande fluktuationer i distributionen av kemikalier på ön Nishinoshima, uppskattad från SGLI-data, ungefär en månad innan vulkanen blev aktiv. Kredit:Yuji Sakuno
"Jag var den första i världen som föreslog förhållandet mellan havsfärgsinformationen från satelliter och den kemiska sammansättningen runt undervattensvulkaner."
Resultaten av studien publiceras i aprilnumret 2021 av tidskriften Vatten .
Sakuno förklarade att vulkaner släpper ut kemikalier beroende på deras aktivitet, och dessa kan ändra färgen på det omgivande vattnet. En högre andel järn kan orsaka en gul eller brun missfärgning, medan ökat aluminium eller kisel kan fläcka vattnet med vita fläckar.
Ett problem, dock, är att solljus också kan spela ett spratt med havsfärgen. Studien tittade på hur tidigare forskning som kromatiskt analyserade hett källvatten övervann detta hinder och fixade ljusstyrkaproblem. En relationsmodell mellan havsvattenfärg och kemisk sammansättning utvecklades med hjälp av det kolorimetriska systemet XYZ.
Sakuno undersökte bilder av ön Nishinoshima fångade förra året av Japans satelliter GCOM-C SGLI och Himawari-8. Himawari-8 användes för att observera vulkanisk aktivitet och GCOM-C SGLI för att få havsfärgdata. GCOM-C SGLI:s korta observationscykel – den tar bilder av havet varannan till var tredje dag – och hög rumslig upplösning på 250 m gör den till ett idealiskt val för övervakning.
Med den nya indikatorn, Sakuno kontrollerade satellitdata från januari till december 2020 och kunde upptäcka tecken på hotande vulkanisk oro på ön Nishinoshima ungefär en månad innan det ens började.
"I framtiden, Jag skulle vilja etablera ett system som kan förutsäga vulkanutbrott med högre noggrannhet i samarbete med Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA), sjösäkerhetsbyrån, som övervakar undervattensvulkaner, och relaterad forskning, " han sa.
