Вулканологи розрахували викиди діоксиду сірки за супутниковими знімками Sentinel-5 до, під час і після виверження вулкана Вакаарі 9 грудня 2019 року. Збільшення викидів SO2 було зафіксовано за кілька днів до вибуху, а за 40 хвилин до вибуху емісія газу зросла з 10 до 45 кілограмів на секунду. Робота демонструє, що аналіз динаміки вивержень з високою тимчасовою роздільною здатністю тепер можливий для невеликих вибухів. Дослідження опубліковано в.
У вулканічно активних районах поширені гідротермальні системи, підземні резервуари води і пара. Вони беруть тепло і летючі речовини з розпеченого магматичного тіла, а на поверхню виходять у вигляді геотермальних джерел або фумарольних газів. Зазвичай гідротермальні системи складені проникливими породами, які перекриті менш проникною товщею. Така будова створює пастку для перегрітої води. При зміні тиску або проникності порід може статися гідротермальний вибух, а якщо залучена магма - фреатичне виверження. Такі вибухи найчастіше невеликі, але становлять небезпеку для людей поблизу. Моніторинг емісій газів допомагає відстежувати зміни в системі і прогнозувати виверження.
Основними компонентами вулканічних газів є водяний пар і вуглекислий газ, але моніторинг зосереджений на вимірах викидів діоксиду сірки. Це пов'язано з простотою збору даних: SO2 легко виявити в ультрафіолетовому діапазоні і на відміну від CO2 і H2O у нього низькі фонові концентрації в атмосфері. Наземний моніторинг емісій діоксиду сірки регулярно проводиться на 50 вулканах. Глобальне охоплення допомагають забезпечити орбітальні супутники, але раніше їх чутливість до SO2 була недостатньою для вимірювання дегазації маленьких вулканів.
Дослідники з Великобританії та Нової Зеландії під керівництвом Майка Бертона (Mike Burton) з Манчестерського університету вивчили викиди діоксиду сірки до, під час і після виверження вулкана Вакаарі 9 грудня 2019 року. Для цих цілей вчені використовували дані багатоспектрального датчика TROPOMI на борту апарату Sentinel-5. Інструмент може вловлювати аерозолі з вмістом в атмосфері до 2 одиниць Добсона, а його просторова роздільна здатність становить 3,5 − 5,5 кілометрів. Траєкторія руху газової хмари вулкана Вакаарі була розрахована з урахуванням моделі вітру.
Острів Вакаарі розташований за 48 кілометрів на північ від узбережжя Північного острова Нової Зеландії. Цей підтоплений стратовулкан лежить на околиці вулканічної зони Таупо, активність якої пов'язана з зануренням Тихоокеанської плити під Австралійську. Гарячі джерела і фумароли в кратері виокремлюють високотемпеолог ні фумарольні гази. З кінця 1960-х років вулканічна історія Вакаарі складається з коротких періодів спокою і вивержень. Після затишшя в 2000-х роках настав вулканічно активна фаза з кульмінацією в 2019 році. 9 грудня о 14:11 за місцевим часом почалося фреатичне виверження і тривало дві хвилини. Стратовулкан виплюнув хмару попелу і газу на висоту чотири кілометри. У момент вибуху на острові перебувало 47 туристів. 11 людей загинули на місці, ще 11 померли від опіків у лікарні.
Аналіз даних TROPOMI вказав на збільшення викидів діоксиду сірки за 40 хвилин до вибуху. На цьому часовому відрізку емісії зросли з 10 до 45 кілограмів на секунду. Дослідники наклали значення викидів на ряд сейсмічних даних і виявили, що пік емісій передує вибуху. Також були вивчені знімки за місяць до і після виверження для оцінки аномальності викидів SO2 9 грудня 2019 року. Середні значення викидів газу в листопаді становили 2 2,1 кілограма за секунду з максимумом чотири кілограми на секунду 30 листопада. Після вибуху середні значення емісій діоксиду сірки не перевищували 3,6 ^ 1,6 кілограма в секунду.
Інтенсивна дегазація може попереджати про готовність вулкана до вибуху, і зміна тиску з проникністю порід призводить до виверження. Автори вважають, що причиною зростання емісій діоксиду сірки за 40 хвилин до виверження стало руйнування резервуара гідротермальної системи, який утримував газ під тиском. 9 грудня вулкан не зміг швидко вивести накопичений газ, щоб зменшити надлишковий тиск, що і призвело до вибуху.
Шлейф виверження Вакаарі з масою SO2 165 тонн це найменша хмара вулканічного газу, яка була визначена дистанційними методами. Робота демонструє, що аналіз динаміки вивержень з високою тимчасовою роздільною здатністю тепер можливий для невеликих вибухів. Дослідники відзначають, що перехід від інтенсивної дегазації до виверження важко передбачити тільки по емісіях газу. Однак у поєднанні з геофізичними спостереженнями викиди діоксиду сірки допоможуть своєчасно виявити провісників виверження.
Раніше ми писали про моніторинг активних вулканів за допомогою дронів, моделювання вивержень у желатині та вивчення підводних вулканів методом картування рельєфу морського дна.