Iš pradžių sukurta tiksliai nustatyti atakuojančius orlaivius per Antrąjį pasaulinį karą, šiuolaikinė radarų technologija gali aptikti labai skirtingą judantį taikinį: Žemės plutos poslinkius, kurie vyksta taip pat lėtai kaip jūsų nagų augimas.
Radarai iš palydovų, tokių kaip ESA „Envisat“, naudojami konstruojant „interferogramas“, rodančias milimetro mastelio sausumos judėjimą. Šie vaivorykštės spalvos vaizdai suteikia mokslininkams naujų įžvalgų apie tektoninį judesį ir padidina gebėjimą apskaičiuoti pavojus, kylančius dėl šio lėto judesio paspartėjimo, žemės drebėjimų ar vulkaninio aktyvumo pavidalu.
Dešimtyje „Envisat“ esančių prietaisų krovinių yra pažangių sintetinės apertūros radarų (ASAR) instrumentas, skirtas Žemės paviršiaus radaro vaizdams gauti. Dalis „Envisat“ priskirtų „foninių misijų“, kai ji aplink pasaulį skrieja kas 100 minučių, yra teikti pirmenybę ASAR įsigijimui seisminių diržų, užimančių 15% žemės paviršiaus, srityje.
„Kai„ Envisat “atliks savo vardinę penkerių metų misiją, mes turėtume pakankamai vaizdų iš visų seisminių diržų“, - sakė Oksfordo universiteto žemės drebėjimų ir tektonikos stebėjimo ir modeliavimo centro profesorius Barry Parsonsas.
„Norėdami aptikti mus dominančią smulkią žemės deformaciją, turime pakartoti kiekvienos aikštelės radaro vaizdus. Tada mes sujungiame vaizdų poras, naudodami metodą, vadinamą SAR interferometrija arba trumpai InSAR, kad parodytume bet kokius pokyčius tarp įsigijimų. “ (Norėdami gauti daugiau informacijos, skaitykite nuorodą: Kaip veikia interferometrija?)
Norint tiksliai įvertinti lėtą deformacijos kaupimąsi, kai tektoninės plokštės juda viena prieš kitą išilgai Žemės seisminių diržų, derinamos kelios interferogramos, reikalaujančios daugybės atskirų SAR vaizdų.
„To priežastis yra kuo mažesni atmosferos trukdžiai, palyginti su mažu mus dominančiu plutos deformacijos signalu“, - pridūrė Parsonsas. „Naudodama„ Envisat “pirmtakės ERS duomenis, mūsų grupė neseniai išmatuojo tektoninį judėjimą per Vakarų Tibetą kelių milimetrų tikslumu per metus. Rezultatai rodo, kad didžiausių regiono gedimų slydimo dažnis yra daug mažesnis, nei manyta anksčiau, ir kad Tibeto plokščiakalnis deformuojasi kaip skystis. “
„InSAR“ taip pat gali būti naudojamas kur kas staigesniam žemės judesiui analizuoti: tyrėjai pastaruoju metu naudoja „Envisat“ duomenis, norėdami nustatyti žemės deformacijas, susijusias su ypač aktyviu Piton de la Fournaise ugnikalniu R sąjungos saloje Indijos vandenyne, ir nustatyti gedimą, kuris sukėlė Irano Bamo žemės drebėjimą 2003 m. gruodžio mėn.
Kaltės suradimas po Bamo nelaimės
2003 m. Gruodžio 26 d., Kai 6,3 Richterio žemės drebėjimas nuniokojo Irano oazių miestą Bamą, žuvo daugiau nei 26000 žmonių. Jos senovės citadelė? paskirtas pasaulio paveldo objektu? sugriuvo į skaldą. Kosmoso ir didelių katastrofų chartija buvo suaktyvinta taip, kad erdvėlaiviai, įskaitant „Envisat“, įgijo vaizdus palaikydami tarptautines pagalbos pastangas.
Atlikus „Envisat“ foninę misiją, 2003 m. Gruodžio 3 d. Bam apylinkėse buvo gautas vaizdas prieš žemės drebėjimą ir jis buvo derinamas su 2004 m. Sausio 7 d. kuo greitesnė įsigijimo data dėl „Envisat“ 35 dienų pasaulinės aprėpties? atlikti „InSAR“.
„Tai yra pirmas kartas, kai„ Envisat “duomenys buvo naudojami interferogramai gaminti po stipraus žemės drebėjimo“, - teigė Parsonsas, tarptautinės komandos, tiriančios Bamo drebėjimą, dalis, įskaitant Irano geologijos tarnybos ir JAV reaktyvinio varymo laboratorijos dalyvius.
Rezultatai nustebino, patvirtindami, kad nors Bamas guli seisminiame dirže, šis konkretus drebėjimas kilo iš taško, kurio niekas nesitikėjo. Iranas yra tarsi geologinio sumuštinio užpildymas, kai Arabijos plokštė atsikelia į Euraziją ir jos teritorijoje įvyksta tiek daug seisminių gedimų. Visų pirma, į vakarus nuo Bamo esantis Gowko gedimas per pastaruosius du dešimtmečius jį apėmė keletą didelių drebėjimų.
Tačiau „Envisat“ interferograma parodė, kad „Bam“ drebėjimą lėmė anksčiau nenustatytas gedimas, kuris tęsiasi po pietine miesto dalimi, o jo buvimas praleistas atliekant žemės tyrimus. Gedimas buvo parodytas kaip aiškus interferogramos netolygumo diapazonas, judant bet kurioje jos pusėje nuo maždaug penkių iki 30 centimetrų.
„InSAR“ rezultatai ne tik pabrėžia tokius paviršiaus pokyčius, bet ir gali būti naudojami netiesiogiai lyginti po žeme, naudojant programinės įrangos modelius, kurie apskaičiuoja, kokie geologiniai įvykiai atitinka paviršiaus įvykius. Su „Bam“ jie nustatė, kad vidutinis 5,5 kilometrų gylis, atsižvelgiant į skirtingą gedimo tipą, yra nutolęs daugiau nei du metrus.
Vėl atvažiuoju
Kuo tiksliau galima valdyti erdvėlaivio padėtį, tuo mažesnė „InSAR“ atvaizdo pradinė linija - erdvinis atstumas tarp pradinio ir tolesnio vaizdo gavimo - ir tuo geresnė galutinės interferogramos kokybė. Pradėjus „Envisat“ Bam pakartotiniam vizitui, pradinė linija buvo pakankamai didelė, kad reikėjo atimti ERS skaitmeninio aukščio duomenis, kad būtų galima atimti topografinius efektus, kuriuos sukelia pasislinkęs regėjimo kampas.
Tačiau vėliau, praėjus 35 dienoms, kosminio laivo vairavimas buvo toks tikslus, kad nereikėjo jokios topografinės kompensacijos, o tai buvo didžiulis Envisat veiklos rezultatas.
„Mūsų skrydžio dinamikos komanda apskaičiavo 93 cm tikslumą, naudodama tikslius orbitos nustatymo rezultatus iš DORIS (Doplerio orbitografijos ir radijo padėties nustatymo, integruoto per palydovą) ir lazerio spinduliuotės stebėjimų“, - teigė „Envisat“ erdvėlaivio vadovas Andreasas Rudolphas.
„Norint pasiekti šį tikslumą, reikėjo specialių orbitos manevrų, o kartu ir sunkus darbas iš Europos kosminių operacijų centro (ESOC), esančio Vokietijoje, ir Europos kosminių tyrimų instituto (ESRIN), Italijoje? jau nekalbant apie šiek tiek sėkmės! “
Apžiūrime aktyvų ugnikalnį
Radaro interferometrija naudojama tiriant žemės drebėjimus, taip pat ugnikalnius - „Envisat“ rinko duomenis apie vieną ypač gyvą pastarojo pavyzdį.
Stovintis 2631 metro aukštyje virš Indijos vandenyno, Piton de la Fournaise ugnikalnis yra ne seisminiuose diržuose ar susijusiame „Ugnies žiede“, bet? kaip Havajai kitoje planetos pusėje? jis yra virš magmos „karsto“ žemės mantijoje.
Paryžiaus globos įstaiga „Institut de Physique du Globe“ (IPGP) veikia vietoje esanti vulkanų observatorija, skirta stebėti išsiveržimus ir susijusią veiklą.
„Mes stebėjome šį bazalto ugnikalnį pastaruosius 25 metus? Tai yra vienas aktyviausių ugnikalnių pasaulyje “, - komentavo Pierre Briole iš IPGP. „Per pastaruosius šešerius metus įvyko 13 išsiveržimų, kurių vidutinė trukmė buvo vienas mėnuo. Nuo 1992 m. Iki 1998 m. Buvo tylus laikas, o nuo 1984 m. Iki 1992 m. Įvyko aštuoni išsiveržimai. “
Giluminiai požeminiai procesai skatina ugnikalnių paviršių aktyvumą? lavos įtrūkimai ir išsiveržimai atsiranda dėl lavos kanalų arba „pylimų“, išsikišančių iš aukšto slėgio magmos kamerų. Grunto deformacija aukštyn arba žemyn šalia ugnikalnio suteikia įžvalgos apie tai, kas vyksta po žeme, tačiau iki šiol žemės taškų, kuriuos buvo galima išmatuoti, skaičius buvo labai ribotas.
„Antžeminių geodezinių prietaisų laikais prireikė kelių savaičių išmatuoti gal 20 taškų koordinates maždaug vieno centimetro tikslumu“, - prisiminė Briole. Dešimtojo dešimtmečio pradžioje atsirado pasaulinė padėties nustatymo sistema (GPS). Naudodami GPS mes galėtume padidinti dešimt kartų per savaitę trunkančio taškų skaičių iki pusės centimetro tikslumo. Tačiau išsiveržimo sukeltos žemės deformacijos paprastai yra ypač lokalizuotos erdvėje ir šie 200 taškų yra išsidėstę visame ugnikalnio plote. “
Norint patobulinti GPS, prireikė dar vienos kosminės erdvės technologijos: Piton de la Fournaise interferogramos, paremtos daugiau nei 60 „Envisat“ atvaizdų, įgytų per praėjusius metus. IPGP yra komandos, naudojančios duomenis, dalis, kurioje taip pat yra dalyvių iš Blaise Pascal (Clermont-Ferrand II) ir R sąjungų universitetų.
„Mums pasisekė su„ Piton de la Fournaise “, nes dėl savo nutolusios vietos viduryje vandenyno nėra susidūrimų su kitais potencialiais„ Envisat “taikiniais, todėl gauname daugiau įsigijimų nei dauguma kitų„ ASAR “vaizdų vartotojų“, - pridūrė Briole. . „„ Envisat “„ InSAR “mums pasirodė nepaprastai galingas įrankis, nes jis teikia labai didelį informacijos tankumą visame ugnikalnyje.
„Kai taip dažnai vyksta nauji išsiveržimai, mūsų antžeminės kampanijos negalėjo atsilikti, tačiau interferometrija suteikia mums duomenis apie kiekvieną išsiveržimą. Ir nors ugnikalnis yra labai sunki vieta veikti? dažnai prastas matomumas nuo oro sąlygų ir labai kietas rytinis šonas? visos ugnikalnio dalys iki augmenijos linijos yra pasiekiamos naudojant InSAR. “
InSAR atskleidžia žemos infliacijos modelį mėnesiais iki naujo išsiveržimo, nes slėgis magmos kameroje didėja. Po išsiveržimo slėgis sumažėja ir atsiranda defliacija.
Taip pat atskleidžiamos lokalios deformacijos, atsirandančios, kai magmos smaigaliai sklinda ir pasiekia paviršių. Su naujuoju įtrūkimu susijusios deformacijos mastas rodo gylį, kuriame jis atsirado? Kuo didesnė infliacija, tuo giliau kilo pylimas.
„InSAR“ ugnikalnių stebėjimas pirmiausia buvo nustatytas naudojant ERS duomenis, gaunant interferogramas, kuriose rodomas Italijos labai aktyvus Etnos kalnas, kuris „kvėpuoja“ tarp išsiveržimų. Ir, matyt, išnykusių ugnikalnių, esančių pačiose atokiose Andų vietose, interferogramų tyrimai parodė, kad žemės judesys rodo, kad kai kurie iš tikrųjų tebėra aktyvūs.
„Naudojant šią techniką yra daugybė įdomių tyrimų krypčių, įskaitant klausimą, ar įmanoma numatyti, kada išsiveržs ugnikalnis, ir - esant seisminiams gedimams, dažnai kylantiems šalia ugnikalnių, - klausimą, ar seisminis aktyvumas ir ugnikalnių išsiveržimai yra susieti “, - pridūrė Briole.
„Šiuo metu mūsų komanda yra suinteresuota kuo tiksliau apibūdinti Piton de la Fournaise, tobulinti metodus, kuriuos vėliau galime pritaikyti kitur esančiuose ugnikalniuose, ir, jei įmanoma, padidinti įsigijimų skaičių, kad būtų parodyta, jog InSAR ugnikalnių stebėjimas turi operacinį potencialą. , teikiant išankstinį perspėjimą civilinės saugos institucijoms. “
Originalus šaltinis: ESA naujienų leidinys
