Izvorno razvijena za precizno otkrivanje zrakoplova tijekom Drugog svjetskog rata, današnja napredna radarska tehnologija može otkriti sasvim drugačiji pokretni cilj: pomake Zemljine kore koji se događaju jednako sporo kao i rast noktiju.
Radarski podaci sa satelita, kao što je ESA-in Envisat, koriste se za izradu "interferograma" koji prikazuju milimetarna kretanja u zemlji. Ove slike ogrnutih duginom pružaju znanstvenicima novi uvid u tektonsko kretanje i poboljšanu sposobnost izračunavanja opasnosti koje nastaju kada se ovo sporo kretanje ubrzava, u obliku zemljotresa ili vulkanske aktivnosti.
Opterećenje deset instrumenata na Envisatu uključuje instrument naprednog sintetskog radara blende (ASAR) dizajniran za stjecanje radarskih slika zemljine površine. Dio dodijeljene Envisatove „pozadinske misije“ kako obilazi svijet svakih 100 minuta daje prednost ASAR akvizicijama seizmičkim pojasevima koji pokrivaju 15% kopnene površine.
"Do trenutka kada Envisat izvrši nominacijsku petogodišnju misiju, trebali bismo imati zadovoljavajuću količinu slika po svim seizmičkim pojasevima", rekao je profesor Barry Parsons iz Centra za promatranje i modeliranje zemljotresa i tektonike na Sveučilištu Oxford.
"Da bismo otkrili sitnu deformaciju tla koja nas zanima, zahtijevaju nam ponovljene radarske slike svakog mjesta. Zatim kombiniramo parove slika pomoću tehnike koja se naziva SAR interferometrija ili ukratko InSAR kako bismo pokazali sve promjene između akvizicija. " (Za više informacija pogledajte vezu: Kako djeluje interferometrija?)
Da biste precizno izmjerili sporo stvaranje naprezanja dok se tektonske ploče pomiču jedna protiv druge duž Zemljinih seizmičkih pojaseva, kombinira se više interferograma, što zahtijeva mnogo pojedinačnih SAR slika.
"Razlog za to je da se minimiziraju bilo kakve atmosferske smetnje u odnosu na mali signal deformacije kora koji nas zanima", dodao je Parsons. „Koristeći podatke iz ERS-ovog prethodnika ERS, naša je skupina nedavno izmjerila tektonsko kretanje zapadnim Tibetom s točnošću od nekoliko milimetara godišnje. Rezultati pokazuju da su stope klizanja po glavnim rasjedima u regiji mnogo manje nego što se prije mislilo i da se tibetanska visoravan deformira poput tekućine. "
InSAR se također može koristiti za analizu mnogo naglijih kretanja tla: istraživači su nedavno koristili podatke Envisat za grafičko oblikovanje deformacija tla povezanih s izuzetno aktivnim vulkanom Piton de la Fournaise na otoku R u savezu u Indijskom oceanu, i kako bi identificirali grešku koja prouzrokovao iranski potres u Bamu u prosincu 2003. godine.
Pronalazak krivnje nakon katastrofe u Bamu
Više od 26000 ljudi ubijeno je 26. prosinca 2003., kada je potres jačine 6,3 Richtera opustošio iranski oazni grad Bam. Njegova drevna citadela? odredio mjesto svjetske baštine? urušio se u ruševine. Povelja o svemirima i većim katastrofama aktivirana je tako da su svemirske letjelice, uključujući Envisat, stekle slike kako bi podržale međunarodna nastojanja u pružanju pomoći.
Nakon pozadinske misije Envisata, slika pred potresom stečena je u blizini Bama 3. prosinca 2003., a to je u kombinaciji sa slikom post-zemljotresa stečenom 7. siječnja 2004.? koji je najraniji datum ponovne akvizicije moguć zbog 35-dnevne globalne pokrivenosti Envisata? izvesti InSAR.
"Ovo je prvi put da su podaci Envisata korišteni za proizvodnju interferograma nakon velikog potresa", rekao je Parsons, dio međunarodnog tima koji je proučavao potres Bam, uključujući sudionike Geološkog pregleda Irana i američke laboratorije za mlazni pogon.
Rezultati su bili iznenađujući, ustanovivši da iako Bam leži u seizmičkom pojasu, ovaj potres je došao iz točke koju nitko nije očekivao. Iran je poput punjenja geološkog sendviča dok arapska ploča napreduje u Euroaziji, a toliko seizmičkih grešaka događa na njenom teritoriju. Najznačajnije je što se u rasulu Gowka koji se nalazi zapadno od Bama dogodila nekoliko velikih potresa tijekom posljednja dva desetljeća.
Međutim, interferogram Envisata pokazao je da je potres Bam rezultat rušenja prethodno neotkrivene rasjede koja se proteže ispod južnog dijela grada, a njezino je postojanje promašeno zemaljskim istraživanjima. Kvar se pokazao kao izraziti diskontinuitet u interferogramu, s gibanjem s obje strane u rasponu od oko pet do najviše 30 centimetara.
Kao isticanje takvih površinskih promjena, rezultati InSAR-a mogu se koristiti za neizravno gledanje ispod zemlje, softverskim modelima za izračunavanje koji geološki događaji odgovaraju površinskim događajima. S Bamom su otkrili da se klizanje veće od dva metra dogodilo na srednjoj dubini od 5,5 kilometara, uz različitu vrstu greške.
Ponovno obilazim
Preciznije se može kontrolirati položaj svemirske letjelice, manja je osnovna crta slike InSAR - prostorni razmak između početnog i sljedećeg snimanja slike - i bolji je kvalitet konačnog interferograma. Tijekom početne revizije Envisata, Bam je polazni točak bio dovoljno velik da su potrebni ERS-ovi digitalni nadmorska visina za oduzimanje topografskih učinaka uzrokovanih pomaknutim kutom gledanja.
Međutim, za svoj ponovni pregled, 35 dana kasnije, upravljanje svemirskim brodom bilo je toliko precizno da nije bila potrebna topografska kompenzacija, što predstavlja sjajan operativni uspjeh za Envisat.
„Naš tim Flight Dynamics izračunao je točnost od 93 cm koristeći precizne rezultate određivanja orbite iz DORIS-a (Dopplerova orbitografija i radiopozicioniranje integrirani u satelit) i promatranja lasera“, izjavio je direktor Envisat svemirske letjelice Andreas Rudolph.
„Za postizanje te točnosti potrebni su posebni manevari u orbiti, uz naporan rad timova iz Europskog svemirskog operativnog centra (ESOC) ovdje u Njemačkoj i Europskog svemirskog istraživačkog instituta (ESRIN) u Italiji? da ne spominjemo malo sreće! "
Istraživanje aktivnog vulkana
Radarska interferometrija koristi se za proučavanje potresa kao i za vulkane - Envisat je prikupljao podatke na jednom izuzetno živom primjeru potonjeg.
Stojeći 2631 metar iznad Indijskog oceana, vulkan Piton de la Fournaise nije smješten uz seizmičke pojaseve i pripadajući "Vatreni prsten", ali? poput Havaja s druge strane planeta? smješten je iznad magme "vruća točka" u Zemljinom plaštu.
Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP) upravlja in-situ Observatorij vulkana za praćenje erupcija i pridruženih aktivnosti.
"Promatrali smo ovaj bazaltni vulkan posljednjih 25 godina? to je jedan od najaktivnijih vulkana na svijetu ", komentirao je Pierre Briole iz IPGP-a. „U posljednjih šest godina zabilježeno je 13 erupcija, s prosječnim trajanjem od mjesec dana. Između 1992. i 1998. bilo je mirno vrijeme, dok se između 1984. i 1992. dogodilo osam erupcija. "
Duboki podzemni procesi pokreću površinsku vulkansku aktivnost? pukotine i erupcije lave nastaju zbog kanala lave ili 'nasipa' koji se protežu od magm komora visokog pritiska. Deformacija tla prema gore ili dolje u blizini vulkana daje uvid u ono što se događa pod zemljom, ali donedavno je količina tla koja se može izmjeriti bila vrlo ograničena.
"U vrijeme zemaljskih geodetskih instrumenata trebalo je nekoliko tjedana da izmjere koordinate od možda 20 točaka, do tačnosti oko jedan centimetar", sjetio se Briole. "Tada je ranih 1990-ih došlo do Globalnog sustava za pozicioniranje (GPS). Korištenjem GPS-a mogli bismo povećati broj točaka izmjerenih deset puta tijekom tjedne kampanje, na točno pola centimetra. Ali deformacija tla koja je uzrokovana erupcijom tipično je vrlo lokalizirana u prostoru, a tih 200 točaka raspoređeno je po cijelom području vulkana. "
Potrebna je još jedna svemirska tehnologija za poboljšanje na GPS-u: interferogrami Piton de la Fournaise, temeljeni na više od 60 Envisat slika stečenih tijekom prošle godine. IPGP je dio tima koji koristi podatke koji uključuju i sudionike sa Sveučilišta Blaise Pascal (Clermont-Ferrand II) i R-Union sveučilišta.
„Sretni smo s Pitonom de la Fournaise, jer njegova udaljena lokacija usred oceana znači da se ne sukobljavaju s drugim potencijalnim ciljevima Envisata, pa tako dobivamo više akvizicija nego većina ostalih korisnika ASAR-ovih slika“, dodala je Briole , „InSAR iz Envisata pokazao se za nas vrlo moćan alat, jer pruža vrlo visoku gustoću informacija u cijelom vulkanu.
"Uz nove erupcije koje se događaju tako često naše zemaljske kampanje nisu mogle ići u korak, ali interferometrija nam daje podatke o svakoj erupciji. I dok je vulkan vrlo teško djelovati? često s lošom vidljivošću od vremenskih prilika i vrlo strmim istočnim bokom? svi dijelovi vulkana do vegetacijske linije dostupni su putem InSAR-a. "
InSAR otkriva obrazac prizemne inflacije u mjesecima koji su prethodili novoj erupciji, kako pritisak u magm komori raste. Nakon erupcije tlak se smanjuje i dolazi do deflacije.
Također su otkrivene lokalizirane deformacije koje nastaju kako se magmi nasipi šire i dosežu do površine. Opseg deformacije povezan s novom pukotinom ukazuje na dubinu iz koje potječe? što je inflacija šire, to je dublji nasip nastao.
InSAR-ovo vulkansko nadgledanje prvo je uspostavljeno pomoću podataka ERS-a, stvarajući interferograme koji prikazuju visoko aktivnu planinu Etnu u Italiji koja izgleda "diše" između erupcija. I interferogramska istraživanja prividno izumrlih vulkana duž udaljenih dijelova Anda pokazala su gibanje tla što upućuje na to da su neki u stvari i dalje aktivni.
„Puno je zanimljivih istraživačkih linija pomoću ove tehnike, uključujući i pitanje je li moguće predvidjeti kada će vulkan izbiti i - sa seizmičkim rasjedima koji se često javljaju u blizini vulkana - pitanje je li seizmička aktivnost i erupcije vulkana. povezani su ", dodala je Briole.
"Za sada je naš tim zainteresiran da što preciznije okarakterizira Piton de la Fournaise, da usavršimo tehnike koje kasnije možemo primijeniti na vulkane drugdje i ako je moguće povećati broj akvizicija kako bismo pokazali da InSAR nadzor vulkana ima operativni potencijal , pružanje ranog upozorenja tijelima civilne zaštite. "
Izvorni izvor: ESA News Release
