Sākotnēji tā tika izstrādāta, lai precīzi noteiktu uzbrūkošās lidmašīnas Otrā pasaules kara laikā, šodien modernā radaru tehnoloģija var atklāt ļoti atšķirīgu kustīgu mērķi: Zemes garozas nobīdes, kas notiek tikpat lēni kā jūsu nagu nagu augšana.
Radaru dati no satelītiem, piemēram, ESA Envisat, tiek izmantoti, lai izveidotu “interferogrammas”, kas parāda milimetru mēroga sauszemes kustības. Šie varavīksnes krāsas attēli sniedz zinātniekiem jaunu ieskatu tektoniskajā kustībā un uzlabotu spēju aprēķināt apdraudējumus, kas rodas, paātrinoties šai lēnajai kustībai, zemestrīču vai vulkānisko aktivitāšu veidā.
Desmit instrumentu Envisat noslogojumā ietilpst uzlabotā sintētiskā apertūras radara (ASAR) instruments, kas paredzēts Zemes virsmas radara attēlu iegūšanai. Daļa no Envisat piešķirtās “fona misijas”, kas riņķo apkārt pasaulei ik pēc 100 minūtēm, ir prioritāte ASAR iegādē salīdzinājumā ar seismiskajām jostām, kas aptver 15% no zemes virsmas.
“Kad Envisat būs pabeidzis savu nominālo piecu gadu misiju, mums vajadzētu būt apmierinošam attēlu skaitam visās seismiskajās jostās,” sacīja Oksfordas universitātes Zemestrīču un tektonikas novērošanas un modelēšanas centra profesors Barijs Parsons.
“Lai atklātu smalko zemes deformāciju, kas mūs interesē, mums ir nepieciešami atkārtoti radara attēli no katras vietas. Pēc tam mēs apvienojam attēlu pārus, izmantojot paņēmienu, ko sauc par SAR interferometriju vai īsi - InSAR, lai parādītu visas pārmaiņas starp iegūšanu. ” (Papildinformāciju skatiet saitē: Kā darbojas interferometrija?)
Lai precīzi izmērītu lēno celma uzkrāšanos, kad tektoniskās plāksnes pārvietojas viena pret otru pa zemes seismiskajām jostām, tiek apvienotas vairākas interferogrammas, kurām nepieciešami daudzi atsevišķi SAR attēli.
"Iemesls tam ir samazināt visus atmosfēras traucējumus attiecībā pret mums interesējošo nelielo garozas deformācijas signālu," piebilda Parsons. “Izmantojot Envisat priekšgājēja ERS datus, mūsu grupa nesen ir izmērījusi tektonisko kustību visā Tibetas rietumos ar dažu milimetru precizitāti gadā. Rezultāti rāda, ka slīdēšanas biežums starp galvenajām kļūmēm reģionā ir daudz mazāks, nekā tika domāts iepriekš, un ka Tibetas plato deformējas kā šķidrums. ”
InSAR var izmantot arī, lai analizētu daudz straujāku zemes kustību: pētnieki nesen izmanto Envisat datus, lai kartētu zemes deformācijas, kas saistītas ar ārkārtīgi aktīvo Piton de la Fournaise vulkānu R Union savienības salā Indijas okeānā, un identificētu vainu, kas izraisīja Irānas Bamas zemestrīci 2003. gada decembrī.
Vainas atrašana pēc Bam katastrofas
Vairāk nekā 26000 cilvēku tika nogalināti 2003. gada 26. decembrī, kad 6,3 Rihtera mēroga zemestrīce izpostīja Irānas oāzes pilsētu Bamu. Tā senā citadele? izraudzīta par pasaules mantojuma vietu? sabruka gruvešos. Kosmosa un lielu katastrofu harta tika aktivizēta, lai kosmosa kuģi, ieskaitot Envisat, iegūtu attēlus, lai atbalstītu starptautiskos palīdzības pasākumus.
Pēc Envisat fona misijas Bamas apkārtnē tika iegūts pirms zemestrīces attēls 2003. gada 3. decembrī, un tas tika apvienots ar attēlu pēc zemestrīces, kas tika iegūts 2004. gada 7. janvārī? agrākais iespējamais atkārtotās iegādes datums, pateicoties Envisat 35 dienu globālajam pārklājumam? veikt InSAR.
"Šī ir pirmā reize, kad Envisat dati tiek izmantoti, lai iegūtu interferogrammu pēc lielas zemestrīces," sacīja Parsons, kas ir daļa no starptautiskas komandas, kas pēta Bamas zemestrīci, ieskaitot Irānas Ģeoloģijas dienesta un ASV reaktīvo dzinēju laboratorijas dalībniekus.
Rezultāti bija pārsteidzoši, pierādot, ka, kamēr Bams atrodas seismiskajā joslā, šī konkrētā zemestrīce bija notikusi no vietas, kuru neviens nebija gaidījis. Irāna ir kā ģeoloģiskās sviestmaizes piepildīšana, kad Arābijas plāksne nonāk Eirāzijā, un tās teritorijā notiek tik daudz seismisku kļūmju. Īpaši jāatzīmē, ka Gowka vaina, kas atrodas uz rietumiem no Bam, pēdējās divās desmitgadēs ir piedzīvojusi vairākus lielus zemestrīces.
Tomēr Envisat interferogramma parādīja, ka Bam zemestrīce bija notikusi iepriekš neatklātas kļūdas plīsuma dēļ, kas attiecas uz pilsētas dienvidu daļu, un tā pastāvēšana tika izlaista no zemes apsekojumiem. Bojājums parādījās kā izteikta pārtraukumu josla interferogrammā ar kustību abpusēji no aptuveni pieciem līdz pat 30 centimetriem.
Papildus šādu virsmas izmaiņu izcelšanai InSAR rezultātus var izmantot, lai netieši līdzotos zem zemes, programmatūras modeļiem aprēķinot, kādi ģeoloģiskie notikumi atbilst virsmas notikumiem. Kopā ar Bamu viņi konstatēja, ka slīdēšana, kas pārsniedz divus metrus, bija notikusi vidējā 5,5 kilometru dziļumā gar noteikta veida vainu.
Braucam atkal apkārt
Jo precīzāk var kontrolēt kosmosa kuģa pozīciju, jo mazāka ir InSAR attēla bāzes līnija - telpiskais attālums starp sākotnējo un turpmāko attēlu iegūšanu - un jo labāka ir galīgās interferogrammas kvalitāte. Sākotnējā Envisat sākotnējā Bam atkārtotā apmeklējumā bāzes līnija bija pietiekami liela, lai ERS digitālā pacēluma dati būtu nepieciešami, lai atņemtu topogrāfiskos efektus, ko rada mainīgs skata leņķis.
Tomēr, lai to vēlāk pārskatītu, 35 dienas vēlāk, kosmosa kuģa vadība bija tik precīza, ka nebija nepieciešama topogrāfiska kompensācija, kas Envisat bija milzīgs operatīvs sasniegums.
“Mūsu lidojuma dinamikas komanda ir aprēķinājusi 93 cm precizitāti, izmantojot precīzus orbītas noteikšanas rezultātus no DORIS (Doplera orbitogrāfija un radiopozīcijas integrācija, izmantojot satelītu) un lāzera darbības novērojumiem,” sacīja Envisat kosmosa kuģa vadītājs Andreass Rūdolfs.
“Lai sasniegtu šo precizitāti, bija nepieciešami īpaši orbītas manevri, kā arī smags darbs no komandām Eiropas Kosmosa operāciju centrā (ESOC) šeit Vācijā un Eiropas Kosmosa pētījumu institūtā (ESRIN) Itālijā? nemaz nerunājot par veiksmi! ”
Aktīva vulkāna uzmērīšana
Radaru interferometrija tiek izmantota zemestrīču, kā arī vulkānu izpētei - Envisat ir apkopojis datus par vienu no pēdējiem ārkārtīgi dzīvīgajiem piemēriem.
Stāv 2631 metrus virs Indijas okeāna, Piton de la Fournaise vulkāns neatrodas gar seismiskām jostām vai ar tiem saistīto “Uguns gredzenu”, bet gan? kā Havaju salas planētas otrā pusē? tas ir novietots virs magmas “karstā punkta” Zemes mantijā.
Parīzes Globālais institūts (IPGP) darbojas uz vietas esošā Vulkānu observatorijā, lai uzraudzītu izvirdumus un ar tiem saistītās aktivitātes.
“Mēs pēdējos 25 gadus novērojām šo bazalta vulkānu? tas ir viens no aktīvākajiem vulkāniem pasaulē, ”komentēja Pjērs Briole no IPGP. “Pēdējo sešu gadu laikā ir notikuši 13 izvirdumi, kuru vidējais ilgums ir viens mēnesis. Laika posmā no 1992. līdz 1998. gadam bija kluss laiks, savukārt no 1984. līdz 1992. gadam notika astoņi izvirdumi. ”
Dziļie zemes dzīļu procesi veicina virszemes vulkānisko aktivitāti? lavas plaisas un izvirdumi rodas lavas kanālu vai “aizsprostu” dēļ, kas sniedzas augšup no magma augsta spiediena kamerām. Zemes deformācija augšup vai lejup vulkāna tuvumā sniedz ieskatu par to, kas notiek pazemē, bet vēl nesen zemes punktu skaits, ko varēja izmērīt, bija ļoti ierobežots.
“Uz zemes bāzētu ģeodēzisko instrumentu laikā vajadzēja vairākas nedēļas, lai izmērītu varbūt 20 punktu koordinātas ar precizitāti aptuveni viens centimetrs,” atcerējās Briole. Pēc tam deviņdesmito gadu sākumā nāca globālā pozicionēšanas sistēma (GPS). Izmantojot GPS, mēs varētu palielināt punktu skaitu, kas izmērīts desmit reizes desmit nedēļas laikā, līdz puscentimetru precizitātei. Bet izvirduma izraisītā zemes deformācija parasti ir ārkārtīgi lokalizēta kosmosā, un šie 200 punkti ir izkliedēti visā vulkāna teritorijā. ”
GPS uzlabošanai bija nepieciešama vēl viena kosmosā balstīta tehnoloģija: Piton de la Fournaise interferogrammas, kuru pamatā ir vairāk nekā 60 Envisat attēli, kas iegūti pēdējā gada laikā. IPGP ir daļa no komandas, kas izmanto datus, kurā iekļauti arī dalībnieki no Bleisa Paskāla (Klermonferāna II) un R federācijas universitātēm.
"Mums ir paveicies ar Piton de la Fournaise, jo tā attālā atrašanās vieta okeāna vidū nozīmē, ka nav sadursmju ar citiem iespējamiem Envisat mērķiem, un tāpēc mēs iegūstam vairāk ieguvumu nekā vairumam citu ASAR attēlu lietotāju," piebilda Briole. . “InSAR no Envisat mums ir izrādījies ārkārtīgi spēcīgs rīks, jo tas nodrošina ļoti lielu informācijas blīvumu visā vulkānā.
Tā kā tik bieži notiek jauni izvirdumi, mūsu zemes kampaņas nevarēja iet kopsolī, bet interferometrija sniedz mums datus par katru izvirdumu. Un, lai gan vulkāns ir ļoti sarežģīta vieta, kur darboties? bieži ar sliktu redzamību no laikapstākļiem un ļoti stāvu austrumu sānu? visas vulkāna daļas līdz veģetācijas līnijai ir pieejamas ar InSAR. ”
InSAR atklāj zemes inflācijas modeli mēnešos pirms jauna izvirduma, palielinoties spiedienam magmas kamerā. Pēc izvirduma spiediens samazinās un notiek deflācija.
Atklātas arī lokalizētas deformācijas, kas rodas, magma dambjiem izplatoties un sasniedzot virsmu. Ar jaunu plaisu saistītās deformācijas apjoms norāda dziļumu, no kura tas rodas? jo plašāka ir inflācija, jo dziļāk grunts ir aizsērējis.
InSAR vulkāniskā novērošana vispirms tika izveidota, izmantojot ERS datus, iegūstot interferogrammas, kurās redzams Itālijas ļoti aktīvais Etnas kalns, kas izskatās “elpojošs” starp izvirdumiem. Un šķietami izmirstošo vulkānu interferogrammu apsekojumi Andu attālajās daļās ir parādījuši zemes kustību, norādot, ka daži no tiem joprojām ir aktīvi.
“Izmantojot šo paņēmienu, ir daudz interesantu izmeklēšanas virzienu, tostarp jautājums par to, vai ir iespējams paredzēt, kad vulkāns izvirdīsies, un - ar seismiskām kļūmēm, kas bieži notiek vulkānu tuvumā, - jautājums par seismisko aktivitāti un vulkānu izvirdumiem. ir saistīti, ”piebilda Briole.
“Pagaidām mūsu komanda ir ieinteresēta pēc iespējas precīzāk raksturot Piton de la Fournaise, izmantot nevainojamas tehnikas, kuras vēlāk var izmantot citur esošiem vulkāniem, un, ja iespējams, palielināt iegādi, lai parādītu, ka InSAR vulkānu uzraudzībai ir darbības potenciāls , nodrošinot agrīnu brīdināšanu civilās aizsardzības iestādēm. ”
Oriģinālais avots: ESA ziņu izlaidums
