טכנולוגיית הרדאר המתקדמת של ימינו, שפותחה במקור כדי לאתר את המטוסים התוקפים במהלך מלחמת העולם השנייה, יכולה לאתר מטרה נעה שונה מאוד: תזוזות בקרום כדור הארץ המתרחשים לאט לאט כמו צמיחת ציפורניך.
נתוני רדאר מלוויינים כמו Envisat של ESA משמשים לבניית 'אינטרפרוגרמות' המראות תנועות יבשתיות בקנה מידה מילימטר. תמונות עם קשת בענן מספקות למדענים תובנות חדשות על תנועה טקטונית ויכולת משופרת לחשב סכנות הנובעות כאשר תנועה איטית זו מזרזת, בצורה של רעידות אדמה או פעילות געשית.
העומס על עשרה מכשירים ב- Envisat כולל מכשיר רדאר מתקדם לצמצם סינטטי (ASAR) המיועד לרכוש תמונות רדאר של פני כדור הארץ. חלק מ"ייעוד הרקע "המוקצה של Envisat מכיוון שהוא מקיף את העולם כל 100 דקות הוא לתעדף רכישות של ASAR על פני חגורות הסיסמיות המכסות 15% משטח השטח.
"עד ש Envisat תסיים את המשימה הנומינלית שלה לחמש שנים, עלינו לקבל כמות מספקת של תמונות בכל החגורות הסייסמיות," אמר פרופסור בארי פרסונס מהמרכז לתצפית ודוגמת רעידות אדמה וטקטוניקה באוניברסיטת אוקספורד.
"כדי לאתר את העיוות הקרקעי העדין בו אנו מעוניינים, אנו דורשים תמונות רדאר חוזרות ונשנות של כל אתר. לאחר מכן אנו משלבים זוגות תמונות יחד בטכניקה שנקראת SAR interferometry, או InSAR בקיצור, כדי להציג כל שינוי בין רכישות. " (למידע נוסף ראה קישור: כיצד פועלת אינטרפרומטריה?)
כדי למדוד במדויק את ההצטברות האטית של המתח כאשר לוחות טקטוניים נעים זה מול זה לאורך חגורות הסיסמיים של כדור הארץ, משולבים אינטרפרוגרמות מרובות הדורשות תמונות SAR בודדות.
פרסון הוסיף כי "הסיבה לכך היא למזער את ההפרעה האטמוספרית ביחס לאות הדפורמציה הקרוסטית הקטנה בה אנו מעוניינים." "בעזרת נתונים של קודמת ERS של קודמת Envisat, הקבוצה שלנו מדדה לאחרונה תנועה טקטונית ברחבי מערב טיבט ברמת דיוק של כמה מילימטרים בשנה. התוצאות מראות ששיעורי ההחלקה על פני התקלות העיקריות באזור הם קטנים בהרבה ממה שחשבו בעבר וכי הרמה הטיבטית מתעוותת כמו נוזל. "
ניתן להשתמש ב- InSAR גם לניתוח תנועת קרקע פתאומית בהרבה: החוקרים השתמשו לאחרונה בנתוני Envisat כדי לתאר את עיוות הקרקע הקשור להר הגעש פיטון דה לה פורנאייז הפעיל ביותר באי האי יוניון באוקיאנוס ההודי, וכדי לזהות את התקלה ש גרם לרעידת האדמה האיראנית במם בדצמבר 2003.
מציאת תקלות לאחר אסון בם
יותר מ- 26000 בני אדם נהרגו ב- 26 בדצמבר 2003, אז רעידת אדמה בהיקף 6.3 ריכטר הרסה את עיר הנווה המדבר האיראנית במם. המצודה העתיקה שלה? ייעד אתר מורשת עולמית? התמוטט להריסות. אמנת החלל והאסונות הגדולים הופעלה כך שחלליות כולל אנוויזאט רכשו תמונות לתמיכה במאמצי הסעד הבינלאומיים.
בעקבות משימת הרקע של Envisat, נרכשה תמונת רעידת אדמה של סביבת בם ב- 3 בדצמבר 2003, והדבר היה משולב עם תמונת רעידת-רעידה שנרכשה ב- 7 בינואר 2004? תאריך הרכישה המוקדם ביותר האפשרי בגלל הכיסוי הגלובלי של Envisat בן 35 יום? לבצע InSAR.
"זו הפעם הראשונה בה משתמשים בנתוני Envisat לייצור אינטרפרוגרמה בעקבות רעידת אדמה גדולה", אמר פרסונס, חלק מצוות בינלאומי הבודק את רעידת בם, כולל משתתפים מהסקר הגיאולוגי של איראן ומעבדת ההנעה הסילונית של ארה"ב.
התוצאות היו מפתיעות, וקבעו כי בעוד שבם שוכן בחגורה סייסמית, רעידת הספציפיות הזו הגיעה מנקודה שאיש לא ציפה לה. איראן דומה למילוי של כריך גיאולוגי ככל שהצלחת הערבית מתקדמת לאירואסיה, ולכן תקלות סייסמיות רבות מתרחשות בשטחה. הבולט ביותר, בתקלה של גוק הממוקמת מערבית לבם התרחשו עליו כמה רעידות אדמה במהלך שני העשורים האחרונים.
עם זאת, האינטרפרוגרמה של Envisat הראתה שרעידת בם נבעה מקרע של תקלה שטרם זוהתה המשתרעת תחת חלקה הדרומי של העיר, קיומה שהוחמצה על ידי סקרי קרקע. התקלה הופיעה כפסקת הפסקה ברורה באינטרפרוגרמה, כאשר תנועה משני צדיה נעה סביב חמישה עד לגובה של 30 סנטימטרים.
בנוסף להדגשת שינויים פני השטח כאלה, ניתן להשתמש בתוצאות InSAR כדי בעקיפין להציץ מתחת לאדמה, בעזרת דגמי תוכנה המחשבים אילו המופעים הגאולוגיים מתאימים לאירועי השטח. אצל באם הם מצאו כי החלקה שגובהה יותר משני מטרים התרחשה בעומק ממוצע של 5.5 קילומטרים, לאורך סוג תקלה מובהק.
מתקרב שוב
ככל שיותר מדויק ניתן לשלוט על מיקום חללית, כך מתחיל בסיס התצלום של ה- InSAR קטן יותר - המרחב המרחבי בין רכישות תמונה ראשוניות למעקב אחר מעקב - ואיכות האינטרפרוגרמה הסופית טובה יותר. במהלך ביקורת ה- Bam הראשונית של Envisat, קו הבסיס היה מספיק גדול כדי שיהיה צורך בנתוני גובה דיגיטליים של ERS בכדי להפחית את ההשפעות הטופוגרפיות שנגרמו כתוצאה מזווית צפייה שונה.
עם זאת לצורך ביקורו לאחר מכן, 35 יום לאחר מכן, ההיגוי של החללית היה כה מדויק עד כי לא נדרש פיצוי טופוגרפי, מה שמייצג הישג מבצעי אדיר עבור Envisat.
"צוות דינמיקת הטיסה שלנו חישב דיוק של 93 ס"מ בעזרת תוצאות קביעת מסלול מדויקות של DORIS (Orbitography and Dopler Orpositioning Integrated by Satellite) ותצפיות שונות בלייזר", הצהיר מנהל החללית של Envisat, אנדראס רודולף.
"נדרשו תרגילי מסלול מיוחדים כדי להשיג דיוק זה, יחד עם עבודה קשה מצוותים במרכז האירופי למבצעי החלל (ESOC) כאן בגרמניה והמכון האירופי לחקר החלל (ESRIN) באיטליה?" שלא לדבר על קצת מזל! "
סקר הר געש פעיל
אינטרפרומטריה של רדאר משמשת לחקר רעידות אדמה כמו גם הרי געש - Envisat אוספת נתונים על דוגמא אחת מלאת חיים לאלה האחרונה.
הר הגעש פיטון דה לה פורנייז, הממוקם 2631 מטר מעל האוקיאנוס ההודי, אינו ממוקם לאורך חגורות סייסמיות או 'טבעת האש' המשויכת אליו, אלא? כמו הוואי בצד השני של כדור הארץ? היא ממוקמת מעל מגמה 'נקודה חמה' במעטפת כדור הארץ.
מכון המכון לפיזיקה דו גלוב דה פריז (IPGP) מפעיל מצפה הר געש במקום ובקרה למעקב אחר התפרצויות ופעילות נלווית.
"אנו עוקבים אחר הר הגעש הבזלתי הזה במשך 25 השנים האחרונות? זה אחד מהרי הגעש הפעילים ביותר בעולם, "העיר פייר בריולה מ- IPGP. "בשש השנים האחרונות היו 13 התפרצויות, עם משך ממוצע של חודש. בין 1992 ל -1998 הייתה תקופה שקטה, בעוד שמונה התפרצויות התרחשו בין 1984 ל -1992. "
תהליכים תת קרקעיים עמוקים מניעים פעילות וולקנית על פני השטח? סדקים והתפרצויות לבה מתרחשות בגלל תעלות לבה או 'דיקים' הנמשכים מתאי מגמה בלחץ גבוה. עיוות קרקעי למעלה או למטה בסביב הר הגעש מספק תובנות לגבי המתרחש מתחת לאדמה, אך עד לאחרונה כמות נקודות האדמה שניתן היה למדוד הייתה מוגבלת מאוד.
"בתקופה של מכשירים גאודטיים מבוססי קרקע לקח כמה שבועות למדוד את הקואורדינטות של אולי 20 נקודות, לרמת דיוק של בערך סנטימטר", נזכר בריול. "ואז בתחילת שנות התשעים הגיעה מערכת המיקום הגלובלי (GPS). בעזרת GPS נוכל להגדיל את מספר הנקודות שנמדדו פי עשרה במהלך קמפיין בן שבוע, לרמת דיוק של חצי סנטימטר. אבל העיוות הקרקעי שנגרם כתוצאה מהתפרצות הוא בדרך כלל מקומי ביותר בחלל, ו -200 נקודות אלה פרושות על פני הר הגעש. "
דרושה טכנולוגיה מבוססת חלל נוספת כדי להשתפר ב- GPS: אינטרפרוגרמות של פיטון דה לה פורנייז, המבוססות על יותר מ 60 תמונות Envisat שנרכשו במהלך השנה האחרונה. IPGP הוא חלק מצוות העושה שימוש בנתונים הכוללים גם משתתפים מבלייז פסקל (קלרמונט-פרנד II) ואוניברסיטאות R?
"יש לנו מזל עם פיטון דה לה פורנייז, מכיוון שמיקומו המרוחק באמצע האוקיאנוס אומר שאין התנגשויות עם יעדים פוטנציאליים אחרים של Envisat, וכך אנו משיגים רכישות רבות יותר מרוב המשתמשים האחרים בתמונות של ASAR," הוסיף בריולה. . "InSAR מבית Envisat הוכיח עבורנו כלי חזק במיוחד מכיוון שהוא מספק צפיפות גבוהה מאוד של מידע בכל הר הגעש.
"עם התפרצויות חדשות המתרחשות לעתים קרובות כל כך קמפיינים קרקעיים שלנו לא הצליחו לעמוד בקצב, אך אינטרפרומטריה מספקת לנו נתונים על כל התפרצות. ובעוד שהר הגעש הוא מקום קשה מאוד לפעול בו? לעיתים קרובות עם ראות ירודה ממזג האוויר ואגף מזרחי מאוד תלול? כל חלקי הר הגעש עד קו הצמחייה נגישים עם InSAR. "
ה- InSAR חושף דפוס של אינפלציה קרקעית בחודשים שקדמו להתפרצות חדשה, כאשר הלחץ בתא המאגמה גובר. בעקבות התפרצות הלחץ דועך והדפלציה מתרחשת.
כמו כן נחשפים עיוותים מקומיים המתרחשים כאשר צוללות מאגמה מתפשטות ומגיעות אל פני השטח. מידת העיוות הקשורה לפיסורה חדשה מעידה על העומק שמקורו? ככל שהאינפלציה רחבה יותר, כך הגיעה הסוללה עמוק יותר.
ניטור וולקני של InSAR הוקם לראשונה באמצעות נתוני ERS, והפיק אינטרפרוגרמות המראות כי הר אתנה הפעילה ביותר של איטליה נראית 'נושמת' בין התפרצויות. וסקרי אינטרפרוגרמה של הרי געש שככל הנראה נכחדו לאורך חלקים מרוחקים של הרי האנדים הראו תנועת קרקע שמצביעים על כך שחלקם עדיין פעילים.
"יש הרבה קווי חקירה מעניינים המשתמשים בטכניקה זו, כולל השאלה האם ניתן לחזות מתי הר געש הולך להתפרץ, ו - עם תקלות סייסמיות המתרחשות לעיתים קרובות ליד הרי געש - השאלה אם פעילות סיסמית והתפרצויות וולקניות מקושרים, "הוסיף בריולה.
"לעת עתה הצוות שלנו מעוניין לאפיין את פיטון דה לה פורנזה בצורה מדויקת ככל שאפשר, לטכניקות מושלמות שנוכל אחר כך ליישם על הרי געש במקומות אחרים, ואם אפשר להגדיל את מספר הרכישות כדי להדגים שלניטור InSAR של הרי געש יש פוטנציאל תפעולי. , מתן התרעה מוקדמת לרשויות להגנת האזרחים. "
המקור המקורי: פרסום חדשות ESA
