Algselt teise maailmasõja ajal rünnatavate lennukite täpsustamiseks välja töötatud tänapäevane arenenud radaritehnika suudab tuvastada väga erineva liikuva sihtmärgi: maapõue nihked, mis toimuvad sama aeglaselt kui sõrmeküünte kasv.
Selliste satelliitide nagu ESA Envisat radariandmeid kasutatakse „interferogrammide” konstrueerimisel, mis näitavad maapinna millimeetri skaala liikumist. Need vikerkaarevärvilised pildid pakuvad teadlastele uut teavet tektoonilisest liikumisest ja parema võime arvutada ohte, mis tekivad selle aeglase liikumise kiirendamisel maavärinate või vulkaanilise aktiivsuse vormis.
Envisati kümne instrumendi kasulik koormus sisaldab täiustatud sünteetilise avaga radarit (ASAR), mis on loodud Maa pinna radaripiltide saamiseks. Üks osa Envisati määratud taustamissioonist, mis tiirleb ümber maailma iga 100 minuti tagant, on ASAR-i omandamiste eelistamine seismiliste vööde ees, mis katavad 15% maapinnast.
“Selleks ajaks, kui Envisat on oma nominaalse viieaastase missiooni lõpetanud, peaks meil kõigist seismilistest vöödest olema rahuldav kogus pilte,” ütles Oxfordi ülikooli maavärinate ja tektoonika vaatlus- ja modelleerimiskeskuse professor Barry Parsons.
„Meid huvitava peene maapinna deformatsiooni tuvastamiseks vajame iga saidi korduvaid radaripilte. Seejärel ühendame pildipaarid kokku, kasutades tehnikat, mida nimetatakse SAR-interferomeetriaks või lühidalt InSAR-iks, et näidata muutusi omandamiste vahel. " (Lisateavet leiate lingilt: Kuidas interferomeetria töötab?)
Tüve aeglase kogunemise täpseks mõõtmiseks, kui tektoonilised plaadid liiguvad üksteise suhtes mööda Maa seismilisi vööreid, ühendatakse mitu interferogrammi, mis nõuab paljusid individuaalseid SAR-pilte.
"Selle põhjuseks on atmosfääri häiringute minimeerimine, võrreldes meid huvitava väikese kooriku deformatsioonisignaaliga," lisas Parsons. „Kasutades Envisati eelkäija ERS-i andmeid, mõõtis meie grupp hiljuti Tiibeti lääneosas tektoonilist liikumist mõne millimeetri täpsusega aastas. Tulemused näitavad, et libisemise määr piirkonna suuremate rikete vahel on palju väiksem, kui varem arvati ning Tiibeti platoo deformeerub nagu vedelik. "
InSAR-i abil saab analüüsida ka palju järske maapealseid liikumisi: teadlased on hiljuti kasutanud Envisat'i andmeid, et kaardistada India ookeanis R? Unioni saarel asuva äärmiselt aktiivse Piton de la Fournaise'i vulkaaniga seotud maapinna deformatsioone ja tuvastada viga, mis põhjustas Iraani Bami maavärina detsembris 2003.
Vea leidmine pärast Bami katastroofi
26. detsembril 2003 hukkus enam kui 26000 inimest, kui 6,3 Richteri ulatusega maavärin laastas Iraani oaasilinna Bami. Selle iidne tsitadell? määratud maailmapärandi nimistusse? varises killustikuks. Kosmose ja suurõnnetuste harta aktiveeriti nii, et kosmoseaparaadid, sealhulgas Envisat, omandasid kujutised rahvusvaheliste abistamismeetmete toetamiseks.
Pärast Envisati taustamissiooni saadi 3. detsembril 2003 Bami ümbrusest maavärina eelne pilt ja see kombineeriti 7. jaanuaril 2004 omandatud maavärinajärgse kujutisega? võimalikult varane omandamise kuupäev Envisati 35-päevase ülemaailmse leviala tõttu? teostada InSAR.
"See on esimene kord, kui Envisati andmeid kasutatakse interferogrammi tootmiseks pärast suurt maavärinat," ütles Parsons, osa rahvusvahelisest meeskonnast, kes uuris Bami maavärinat, sealhulgas Iraani geoloogiakeskuse ja USA reaktiivmootorite laboratooriumi osalejad.
Tulemused olid üllatavad, kinnitades, et kuigi Bam peitub seismilises vööndis, oli see konkreetne värisemine pärit punktist, mida keegi polnud osanud oodata. Iraan on justkui geoloogilise võileiva täitmine, kui Araabia plaat laieneb Euraasiasse ja tema territooriumil toimub nii palju seismilisi rikkeid. Eelkõige on Bamist läänes asuva Gowki rikke tõttu viimase kahe aastakümne jooksul aset leidnud mitu suurt värisemat.
Ent Envisat'i interferogramm näitas, et Bami maavärin oli tingitud varem avastamata vea purunemisest, mis ulatub linna lõunaosasse, selle olemasolu jätsid maapealsed uuringud kahe silma vahele. Viga ilmnes interferogrammis selgelt eristuva katkevusvahemikuna, mille liikumine mõlemal pool seda oli vahemikus umbes viiest kuni 30 sentimeetrini.
Lisaks selliste pinna muutuste esiletõstmisele saab InSAR-i tulemusi kasutada kaudse maapinnaga võrdlemiseks, tarkvaramudelitega arvutades, millised geoloogilised sündmused sobivad pinnasündmustega. Bami abil leidsid nad, et erinevat tüüpi rikke korral on 5,5 kilomeetri sügavusel toimunud üle kahe meetri libisemine.
Tulevad jälle ringi
Mida täpsemini saab kosmoselaeva asukohta juhtida, seda väiksem on InSAR-i pildi lähtejoon - ruumiline vahemaa algse ja järelkujutise saamise vahel - ja seda parem on lõpliku interferogrammi kvaliteet. Envisati esialgse Bami revisiidi ajal oli lähtejoon piisavalt suur, et nihutatud vaatenurga põhjustatud topograafiliste efektide lahutamiseks oleks vaja ERS-i digitaalse kõrguse andmeid.
Kuid kosmoseaparaadi juhtimiseks 35 päeva hiljem oli see hilisema korduvkontrolli jaoks nii täpne, et topograafilist hüvitist ei nõutud, mis tähendas Envisati jaoks vapustavat operatiivset saavutust.
"Meie lennudünaamika meeskond on arvutanud täpsusega 93 cm, kasutades täpseid orbiidi määramise tulemusi DORIS-ist (Doppleri orbitograafia ja raadioside positsioneerimisest integreeritud satelliidi abil) ja laseriga tehtavaid vaatlusi," ütles Envisat kosmoseaparaadi juht Andreas Rudolph.
“Selle täpsuse saavutamiseks oli vaja spetsiaalseid orbiidil manöövreid koos kõva tööga Saksamaal asuva Euroopa Kosmoseoperatsiooni Keskuse (ESOC) ja Itaalias asuva Euroopa Kosmoseuuringute Instituudi (ESRIN) meeskondade poolt? natuke õnnest rääkimata! ”
Aktiivse vulkaani mõõdistamine
Radarinterferomeetriat kasutatakse nii maavärinate kui ka vulkaanide uurimiseks - Envisat on kogunud andmeid viimase ühe eriti elava näite kohta.
Seistes 2631 meetri kõrgusel India ookeanist, ei asu Piton de la Fournaise'i vulkaan piki seismilisi vööndeid ega sellega seotud tulekollet, vaid? nagu Hawaii teisel pool planeeti? see asub Maa vahevöös magma „leviala” kohal.
Pariisi Instituut (Physique du Globe de Paris) (IPGP) haldab in-situ vulkaanide vaatluskeskust pursete ja nendega seotud tegevuse jälgimiseks.
“Kas me oleme seda basaltika vulkaani jälginud juba viimased 25 aastat? see on üks aktiivsemaid vulkaane maailmas, ”kommenteeris Pierre Briole IPGP-st. “Viimase kuue aasta jooksul on toimunud 13 purset, mille keskmine kestus on üks kuu. Aastatel 1992–1998 oli vaikne aeg, aastatel 1984–1992 toimus kaheksa purset. ”
Sügavad maa-alused protsessid tagavad vulkaanilise pinna aktiivsuse? laava praod ja pursked tekivad laava kanalite või tammide tõttu, mis ulatuvad kõrgsurve magma kambritest üles. Maapinna deformatsioon vulkaani läheduses üles või alla annab ülevaate maa all toimuvast, kuid kuni viimase ajani oli mõõdetavate maapealsete punktide arv väga piiratud.
"Maapealsete geodeetiliste instrumentide ajal kulus mitu nädalat, et mõõta 20-punktilised koordinaadid umbes sentimeetri täpsusega, mitu nädalat," meenutas Briole. “1990ndate alguses tuli ülemaailmne positsioneerimissüsteem (GPS). GPS-i abil saaksime nädala pikkuse kampaania jooksul kümnekordistada mõõdetud punktide arvu kuni poole sentimeetri täpsuseni. Kuid purske põhjustatud maapinnal tekkiv deformatsioon on tavaliselt kosmoses väga lokaliseeritud ja need 200 punkti on jaotatud kogu vulkaani alale. "
GPS-i parendamiseks kulus veel üks kosmosepõhine tehnoloogia: Piton de la Fournaise'i interferogrammid, mis põhinevad enam kui 60 Envisati pildil viimase aasta jooksul. IPGP on osa andmeid kasutavast meeskonnast, kuhu kuuluvad ka osalejad Blaise Pascalist (Clermont-Ferrand II) ja RÜ ametiühingutest.
"Meil on Piton de la Fournaise'iga vedanud, kuna selle kaugel asuv koht ookeani keskel tähendab, et pole kokkupõrkeid teiste võimalike Envisati sihtmärkidega ja seetõttu saame rohkem omandamisi kui enamik teisi ASAR-i piltide kasutajaid," lisas Briole . „Envisatist pärit InSAR on meie jaoks osutunud äärmiselt võimsaks tööriistaks, kuna see pakub kogu vulkaani kohta väga suurt teabe tihedust.
„Uute pursete toimumisega nii sageli ei suutnud meie maapealsed kampaaniad sammu pidada, kuid interferomeetria annab meile andmed iga purse kohta. Ja kuigi vulkaan on väga keeruline koht, kus tegutseda? sageli halva nähtavusega ilmastikuolude ja väga järsu idaküljega? kõik vulkaaniosad kuni taimestikuni on ligipääsetavad InSAR-iga. ”
InSAR näitab maapinna inflatsiooni mustrit uuele pursetele eelnenud kuudel, kuna rõhk magmakambris tõuseb. Pärast purset rõhk väheneb ja toimub deflatsioon.
Samuti ilmnevad lokaliseeritud deformatsioonid, mis tekivad, kui magma tammid levivad ja pinnale jõuavad. Uue pragunemisega seotud deformatsiooni ulatus näitab selle tekkimise sügavust? mida laiem on inflatsioon, seda sügavamale on tamm tulnud.
InSAR-i vulkaanilise seire käivitati kõigepealt ERS-i andmete abil, koostades interferogrammid, mis näitasid, et Itaalia väga aktiivne Etna mägi näib purskamiste vahel hingavat. Ja Andide kaugemates osades ilmselt väljasurnud vulkaanide interferogrammide uuringud on näidanud maapealset liikumist, mis näitab, et mõned neist on endiselt aktiivsed.
„Selle tehnika kasutamisel on palju huvitavaid uurimistöid, sealhulgas küsimus, kas on võimalik ennustada, kui vulkaan purskab, ja - vulkaanide lähedal sageli esinevate seismiliste rikete korral - küsimus, kas seismiline aktiivsus ja vulkaanipursked on seotud, ”lisas Briole.
„Praegu on meie meeskond huvitatud Piton de la Fournaise'i võimalikult täpsest iseloomustamisest, täiuslikest tehnikatest, mida saaksime hiljem rakendada mujal asuvate vulkaanide jaoks, ja võimaluse korral suurendada omandamiste arvu, et näidata, et vulkaanide InSAR-i seirel on potentsiaal , pakkudes kodanikukaitseasutustele varajast hoiatamist. ”
Algne allikas: ESA pressiteade
