Prvotno razvita za natančno določanje napadalnih letal med drugo svetovno vojno, današnja napredna radarska tehnologija lahko zazna zelo različne gibajoče se tarče: premike zemeljske skorje, ki se pojavljajo tako počasi kot rast nohtov.
Radarski podatki s satelitov, kot je ESA-jev Envisat, se uporabljajo za izdelavo "interferogramov", ki prikazujejo milimetrske premike zemlje. Te slike mavričnih barv znanstvenikom prinašajo nov vpogled v tektonsko gibanje in izboljšano sposobnost izračunavanja nevarnosti, ki nastanejo, ko se ta počasi giblje, v obliki potresa ali vulkanske aktivnosti.
Deset-inštrumentalna obremenitev Envisata vključuje instrument naprednega sintetičnega zaslona zaslona (ASAR), zasnovan za pridobivanje radarskih slik zemeljskega površja. Del Envisatove „misije v ozadju“, ko kroži po svetu na vsakih 100 minut, je dajati prednost pridobitvam ASAR nad potresnimi pasovi, ki pokrivajo 15% površine zemlje.
"Do trenutka, ko bo Envisat končal svojo nominalno petletno misijo, bi morali dobiti zadovoljivo količino slik po vseh potresnih pasovih," je dejal profesor Barry Parsons iz Centra za opazovanje in modeliranje potresov in tektonike na univerzi Oxford.
»Za odkrivanje drobne deformacije zemlje, ki nas zanima, potrebujemo ponavljajoče se radarske slike vsakega mesta. Nato združimo par slik skupaj s tehniko, imenovano interferometrija SAR, ali na kratko InSAR, da prikažemo kakršno koli spremembo med pridobitvami. " (Za več informacij glejte povezavo: Kako deluje interferometrija?)
Za natančno merjenje počasnega kopičenja obremenitve, ko se tektonske plošče premikajo drug proti drugemu po Zemljinih potresnih pasovih, je več interferogramov združenih, kar zahteva veliko posamičnih SAR slik.
"Razlog za to je, da čim bolj zmanjšamo kakršne koli atmosferske motnje glede na signal majhne deformacije skorje, ki nas zanima," je dodal Parsons. "Z uporabo podatkov predhodnika ERS Envisat je naša skupina nedavno merila tektonsko gibanje po zahodnem Tibetu z natančnostjo nekaj milimetrov na leto. Rezultati kažejo, da je stopnja zdrsa po večjih prelomih v regiji veliko manjša, kot je bilo prej mišljeno, in da se tibetanska planota deformira kot tekočina. "
InSAR lahko uporabimo tudi za analizo veliko bolj naglega gibanja tal: raziskovalci v zadnjem času uporabljajo podatke Envisat za načrtovanje deformacije tal, povezane z izjemno aktivnim vulkanom Piton de la Fournaise na otoku R v zvezdih Indijskega oceana, in za ugotavljanje krivde, ki decembra 2003 povzročil iranski potres v Bamu.
Odkrivanje krivde po katastrofi Bama
26. decembra 2003 je bilo več kot 26000 ljudi ubitih iranskega oaznega mesta Bam, ki je opustošil potres 6,3 Richterja. Njegova starodavna citadela? določen za območje svetovne dediščine? strmoglavilo v ruševine. Povelje o vesolju in večjih nesrečah je bilo aktivirano, tako da so vesoljska plovila, vključno z Envisatom, pridobila posnetke za podporo mednarodnim prizadevanjem za pomoč.
V okviru misije Envisat je bila v bližini Bama 3. decembra 2003 pridobljena slika pred potresom, ki je bila združena s sliko po potresu, pridobljeno 7. januarja 2004? zaradi 35-dnevnega globalnega pokritja podjetja Envisat najhitrejši možen datum ponovne pridobitve? za izvedbo InSAR.
"To je prvič, da so bili podatki Envisat uporabljeni za izdelavo interferograma po velikem potresu," je dejal Parsons, del mednarodne ekipe, ki je preučevala potres Bam, vključno s sodelujočimi iz Geološkega raziskovanja Irana in ameriškega laboratorija za letalski pogon.
Rezultati so bili presenetljivi, saj so ugotovili, da je Bam, čeprav leži v potresnem pasu, prišel do točke, ki je nihče ni pričakoval. Iran je kot polnjenje geološkega sendviča, ko arabska plošča napreduje v Evrazijo in na njenem ozemlju se pojavlja toliko potresnih napak. Najpomembneje je, da se je v prelomu Gowk, ki se nahaja zahodno od Bama, v zadnjih dveh desetletjih na njem zgodilo več velikih potresov.
Vendar je interferogram Envisat pokazal, da je bil potres Bam posledica rušenja prej neodkrite prelome, ki se razprostira pod južnim delom mesta, saj so jo zemeljske raziskave zamudile. Napaka se je v interferogramu pokazala kot izrazita prekinitev, gibanje na obeh straneh od približno petih pa vse do 30 centimetrov.
Poleg poudarjanja takšnih površinskih sprememb lahko rezultate InSAR uporabimo tudi za posredno gledanje pod zemljo, s programskimi modeli, ki izračunajo, kateri geološki dogodki ustrezajo površinskim dogodkom. Pri Bamu so ugotovili, da se je zdrs, ki presega dva metra, zgodil na srednji globini 5,5 kilometrov, in sicer ob izraziti vrsti preloma.
Spet grem naokoli
Bolj natančno je mogoče nadzirati položaj vesoljskega plovila, manjša je osnovna črta slike InSAR - prostorska razdalja med začetnimi in nadaljnjimi pridobitvami slike - in boljša je kakovost končnega interferograma. Med začetnim pregledom Bamsa Envisat je bila izhodiščna točka dovolj velika, da so bili potrebni digitalni podatki o višini, da bi odšteli topografske učinke, ki jih povzroči premaknjen zorni kot.
Vendar pa je bilo za nadaljnji pregled, 35 dni pozneje, vodenje vesoljskega plovila tako natančno, da ni bilo potrebno topografsko nadomestilo, kar predstavlja zaviden operativni dosežek za Envisat.
"Naša ekipa za dinamiko letenja je izračunala natančnost 93 cm s pomočjo natančnih rezultatov določanja orbite iz DORIS (Dopplerjeva orbitografija in radiopozicioniranje, integrirana s satelitom) in z laserskimi opazovanji," je povedal vodja vesoljskih plovil Envisat Andreas Rudolph.
„Za doseganje te natančnosti so bili potrebni posebni manevri v orbiti, skupaj s trdim delom ekip v Evropskem vesoljskem operativnem centru (ESOC) tukaj v Nemčiji in evropskem inštitutu za vesoljske raziskave (ESRIN) v Italiji? da ne omenjam malo sreče! "
Anketiranje o aktivnem vulkanu
Radarska interferometrija se uporablja za proučevanje potresov in vulkanov - Envisat je zbiral podatke o enem izjemno živahnem primeru slednjega.
Vulkan Piton de la Fournaise, ki stoji 2631 metrov nad Indijskim oceanom, ni nameščen vzdolž potresnih pasov ali z njim povezanega "ognjenega obroča", ampak? kot Havaji na drugi strani planeta? nahaja se nad magno "vroča točka" v Zemljinem plašču.
Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP) deluje opazovalni vulkan na kraju samem za spremljanje izbruhov in z njimi povezanih dejavnosti.
"Ta bazaltni vulkan opazujemo zadnjih 25 let? je eden izmed najbolj aktivnih vulkanov na svetu, «je komentiral Pierre Briole iz IPGP. "V zadnjih šestih letih je bilo 13 izbruhov, povprečno trajanje enega meseca. Med letoma 1992 in 1998 je bil miren čas, med letoma 1984 in 1992 pa se je zgodilo osem izbruhov. "
Globoki podzemni procesi poganjajo površinsko vulkansko aktivnost? razpoke in izbruhi lave se pojavijo zaradi kanalov lave ali 'nasipov', ki segajo iz magmatskih komor z visokim pritiskom. Deformacija tal bodisi navzgor ali navzdol v bližini vulkana omogoča vpogled v dogajanje pod zemljo, vendar je bilo do nedavnega število talnih točk, ki jih je mogoče izmeriti, zelo omejeno.
"V času zemeljskih geodetskih instrumentov je bilo potrebnih nekaj tednov, da so izmerili koordinate morda 20 točk do natančnosti približno enega centimetra," se je spomnil Briole. „Potem je v začetku devetdesetih prišel globalni sistem za določanje položaja (GPS). Z uporabo GPS-a bi lahko med tedensko kampanjo desetkrat izmerili točke, izmerjene na natančno pol centimetra. Toda deformacija tal, ki jo povzroči izbruh, je po navadi v prostoru izjemno lokalizirana in teh 200 točk se razprostira po območju vulkana. "
Za izboljšanje sistema GPS je bila potrebna še ena vesoljska tehnologija: interferogrami Piton de la Fournaise, ki temeljijo na več kot 60 slikah Envisat, pridobljenih v zadnjem letu. IPGP je del ekipe, ki uporablja podatke, ki vključuje tudi udeležence z univerz Blaise Pascal (Clermont-Ferrand II) in R-Union.
"S Pitonom de la Fournaise imamo srečo, saj njegova oddaljena lokacija sredi oceana pomeni, da ni spopadov z drugimi potencialnimi cilji Envisat, zato dobimo več pridobitev kot večina drugih uporabnikov slik ASAR," je dodala Briole . »InSAR iz podjetja Envisat se je za nas izkazal za izjemno močno orodje, saj zagotavlja zelo visoko gostoto informacij po celotnem vulkanu.
"Z novimi izbruhi se tako pogosto dogajajo, da naše zemeljske kampanje niso mogle iti v koraku, vendar nam interferometrija daje podatke o vsaki izbruhu. In čeprav je vulkan zelo težko delovati? pogosto s slabo vidnostjo od vremena in zelo strmim vzhodnim bokom? vsi deli vulkana do vegetacijske linije so dostopni z InSAR. "
InSAR razkriva vzorec zemeljske inflacije v mesecih pred novo erupcijo, ko se v magmatski komori povečuje pritisk. Po izbruhu pritisk popusti in pride do deflacije.
Odkrite so tudi lokalizirane deformacije, ki se pojavijo, ko se magnetni nasipi razmnožujejo in dosežejo površino. Obseg deformacije, povezane z novo razpoko, kaže na globino, iz katere izvira? širša je inflacija, globlje je prišel nasip.
VS vulkanski nadzor so prvič vzpostavili s pomočjo podatkov ERS, pri čemer so ustvarili interferograme, ki prikazujejo, da je italijanska visoko aktivna gora Etna videti, da med izbruhi 'diha'. In interferogramske raziskave navidezno izumrlih vulkanov ob oddaljenih delih Andov so pokazale gibanje tal, ki nakazuje, da so nekateri v resnici še vedno aktivni.
"Obstaja veliko zanimivih preiskav s to tehniko, vključno z vprašanjem, ali je mogoče napovedati, kdaj bo vulkan izbruhnil, in - s potresnimi prelomi, ki se pogosto pojavljajo v bližini vulkanov - vprašanje, ali gre za potresno aktivnost in vulkanske izbruhe. so povezane, «je dodala Briole.
"Za zdaj je naša ekipa zainteresirana, da čim bolj natančno označimo Piton de la Fournaise, da izpopolnimo tehnike, ki jih lahko kasneje uporabimo za vulkane drugje in, če je mogoče, povečamo število pridobitev, da dokažemo, da ima InSAR spremljanje vulkanov operativni potencial. , ki zagotavljajo zgodnje opozorilo organom civilne zaščite. "
Izvirni vir: ESA News Release
