Başlangıçta İkinci Dünya Savaşı sırasında saldıran uçakları tespit etmek için geliştirilen, bugünün gelişmiş radar teknolojisi çok farklı bir hareketli hedefi tespit edebilir: tırnaklarınızın büyümesi kadar yavaş gerçekleşen Dünya kabuğunun değişimleri.
ESA'nın Envisat gibi uydularından gelen radar verileri, milimetre ölçeğinde kara hareketlerini gösteren 'interferogramlar' oluşturmak için kullanılır. Bu gökkuşağı renkli görüntüler, bilim insanlarına tektonik harekete yeni bakış açıları ve bu yavaş hareket hızlandığında meydana gelen tehlikeleri, depremler veya volkanik aktivite şeklinde hesaplama kabiliyeti sağlar.
Envisat'taki on enstrüman yükü, Dünya yüzeyinin radar görüntülerini elde etmek için tasarlanmış Gelişmiş Sentetik Diyafram Radarı (ASAR) enstrümanı içerir. Envisat’ın her 100 dakikada bir dünyanın etrafında dönen “arka plan misyonu” nun bir kısmı, kara yüzeyinin% 15'ini kaplayan sismik kayışlara göre ASAR alımlarına öncelik vermektir.
Oxford Üniversitesi Deprem ve Tektonik Gözlem ve Modelleme Merkezi'nden Profesör Barry Parsons, “Envisat, nominal beş yıllık görevini tamamladığında, tüm sismik kayışlarda tatmin edici miktarda görüntülere sahip olmalıyız.
“İlgilendiğimiz ince zemin deformasyonunu tespit etmek için her sitenin tekrarlanan radar görüntülerine ihtiyacımız var. Daha sonra, alımlar arasında herhangi bir değişiklik göstermek için SAR çift interferometrisi veya kısaca InSAR adlı bir teknik kullanarak görüntü çiftlerini birleştiriyoruz. ” (Daha fazla bilgi için bağlantıya bakınız: İnterferometri nasıl çalışır?)
Tektonik plakalar Dünya'nın sismik kayışları boyunca birbirlerine karşı hareket ettikçe yavaş yavaş gerginlik oluşumunu doğru bir şekilde ölçmek için, birçok SAR görüntüsüne ihtiyaç duyan çoklu interferogramlar birleştirilir.
Parsons, “Bunun nedeni, ilgilendiğimiz küçük kabuk deformasyon sinyaline göre herhangi bir atmosferik paraziti en aza indirmektir” dedi. “Grubumuz Envisat'ın selefi ERS'den gelen verileri kullanarak, son zamanlarda batı Tibet'te tektonik hareketi yılda birkaç milimetre hassasiyetle ölçtü. Sonuçlar, bölgedeki büyük faylardaki kayma oranlarının daha önce düşünülenden çok daha düşük olduğunu ve Tibet platosunun bir sıvı gibi deforme olduğunu gösteriyor. ”
InSAR, çok daha ani yer hareketini analiz etmek için de kullanılabilir: araştırmacılar son zamanlarda Hint Okyanusu'ndaki R? Birliği Adası'ndaki son derece aktif Piton de la Fournaise yanardağı ile ilişkili zemin deformasyonunu grafik olarak belirlemek ve bunun hatalarını belirlemek için Envisat verilerini kullanıyor Aralık 2003'te İran'ın Bam depremine neden oldu.
Bam felaketinden sonra hata bulma
26 Aralık 2003'te 6.3 Richter ölçeğinde bir depremin İran vaha şehri Bam'ı harap ettiği 26000'den fazla insan öldü. Eski kalesi mi? Dünya Mirası sitesi mi belirlediniz? moloz haline geldi. Uzay Şartı ve Büyük Felaketler etkinleştirildi, böylece Envisat dahil uzay aracı uluslararası yardım çabalarını desteklemek için görüntüler aldı.
Envisat’ın arka plan misyonunun ardından 3 Aralık 2003’te Bam çevresinde deprem öncesi bir görüntü elde edildi ve bu, 7 Ocak 2004 tarihinde alınan deprem sonrası bir görüntü ile birleştirildi mi? ’nin 35 günlük küresel kapsamı nedeniyle mümkün olan en eski yeniden edinme tarihi nedir? InSAR yapmak.
İran'ın Jeolojik Araştırması ve ABD Jet Sevk Laboratuvarı katılımcıları da dahil olmak üzere Bam depremini inceleyen uluslararası bir ekibin bir parçası olan Parsons, “Envisat verileri ilk kez büyük bir depremden sonra interferogram üretmek için kullanıldı” dedi.
Sonuçlar şaşırtıcıydı, Bam sismik bir kemerde bulunurken, bu özel depremin kimsenin beklemediği bir noktadan gelmişti. İran, Arap plakası Avrasya'ya doğru ilerledikçe jeolojik bir sandviçin doldurulmasına benziyor ve bölgesinde çok sayıda sismik hata meydana geliyor. En önemlisi, Bam'un batısında bulunan Gowk fayı, son yirmi yılda birkaç büyük deprem yaşadı.
Ancak Envisat interferogramında Bam depremi, kasabanın güney kısmı altında uzanan daha önce tespit edilmemiş bir hatanın kopmasından kaynaklandığını gösterdi, varlığı zemin araştırmaları tarafından kaçırıldı. Arıza, interferogramda ayrı bir süreksizlik bandı olarak ortaya çıktı, her iki tarafı da yaklaşık beş ile 30 santimetre arasında değişiyordu.
Bu yüzey değişikliklerini vurgulamanın yanı sıra, InSAR sonuçları dolaylı olarak zeminin altına bakmak için kullanılabilir, yazılım modelleri yüzey olaylarına hangi jeolojik olayların sığdığını hesaplar. Bam ile farklı bir tür arıza boyunca ortalama 5,5 kilometre derinlikte iki metreyi aşan bir kayma meydana geldiğini buldular.
Yine geleceğim
Bir uzay aracının pozisyonu ne kadar kesin olarak kontrol edilebilirse, InSAR görüntü taban çizgisi o kadar küçük olur - başlangıç ve takip görüntü alımları arasındaki uzamsal mesafe - ve son interferogramın kalitesi o kadar iyi olur. Envisat'ın ilk Bam ziyareti sırasında taban çizgisi, değişen görüş açısının neden olduğu topografik efektleri çıkarmak için ERS dijital yükseklik verisine ihtiyaç duyulacak kadar büyüktü.
Bununla birlikte, 35 gün sonra müteakip yeniden ziyareti için uzay aracının yönlendirilmesi o kadar hassastı ki, Envisat için zorlu bir operasyonel başarıyı temsil eden hiçbir topografik tazminat gerekli değildi.
Envisat Uzay Aracı Müdürü Andreas Rudolph, “Flight Dynamics ekibimiz DORIS (Uydu ile Doppler Orbitografi ve Radyopozisyon Entegre Radyopozisyon) hassas yörünge belirleme sonuçlarını kullanarak 93 cm'lik bir doğruluk hesapladı” dedi.
“Bu doğruluğu elde etmek için Almanya'daki Avrupa Uzay Operasyonları Merkezi'nde (ESOC) ve İtalya'daki Avrupa Uzay Araştırmaları Enstitüsü'nde (ESRIN) sıkı çalışmalarla birlikte özel yörünge manevraları gerekiyordu? biraz şanstan bahsetmiyorum bile! ”
Aktif bir yanardağın incelenmesi
Radar interferometrisi, depremlerin yanı sıra volkanları incelemek için kullanılır - Envisat, son derece canlı bir örnek üzerinde veri topluyor.
Hint Okyanusu'nun 2631 metre yukarısında yer alan Piton de la Fournaise yanardağı, sismik kayışlar veya ilgili 'Ateş Çemberi' boyunca değil,? gezegenin diğer tarafında Hawaii gibi mi? Dünya'nın mantosundaki bir magma 'hotspot'unun üzerinde yer alıyor.
Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP) patlamaları ve ilgili faaliyetleri izlemek için yerinde bir Volkan Gözlemevi işletmektedir.
“Bu bazaltik yanardağı son 25 yıldır gözlemliyor muyuz? dünyanın en aktif yanardağlarından biri ”diyor IPGP'den Pierre Briole. “Son altı yılda ortalama bir ay süren 13 patlama oldu. 1992 ile 1998 arasında sessiz bir dönemdi, 1984 ile 1992 arasında sekiz patlama meydana geldi. ”
Derin yeraltı süreçleri yüzey volkanik aktivitesini yönlendirir mi? lav çatlakları ve döküntüleri, yüksek basınçlı magma odalarından uzanan lav kanalları veya "penseler" nedeniyle oluşur. Bir yanardağın çevresinde yukarı veya aşağı yer deformasyonu, yeraltında neler olduğuna dair bilgi sağlar, ancak yakın zamana kadar ölçülebilen zemin noktalarının miktarı çok sınırlıydı.
"Yer tabanlı jeodezik aletler zamanında, belki 20 noktanın koordinatlarını yaklaşık bir santimetre hassasiyetle ölçmek birkaç hafta sürdü," diye hatırladı Briole. “1990'ların başında Küresel Konumlandırma Sistemi (GPS) geldi. GPS kullanarak, bir haftalık bir kampanyada on kat ölçülen noktaların sayısını yarım santimetre hassasiyete kadar artırabiliriz. Ancak bir patlamanın neden olduğu zemin deformasyonu genellikle uzayda son derece lokalizedir ve bu 200 nokta volkanın alanına yayılmıştır. ”
GPS üzerinde gelişmek için başka bir uzay tabanlı teknoloji aldı: Piton de la Fournaise'nin interferogramları, geçen yıl elde edilen 60'dan fazla Envisat görüntüsüne dayanıyordu. IPGP, Blaise Pascal (Clermont-Ferrand II) ve R? Union Universitelerinden katılımcıları da içeren verileri kullanan bir ekibin parçasıdır.
Briole, “Piton de la Fournaise ile şanslıyız, çünkü okyanusun ortasındaki uzak konumu, diğer potansiyel Envisat hedefleriyle çatışma olmadığı anlamına geliyor ve bu nedenle ASAR imgesinin diğer kullanıcılarının çoğundan daha fazla kazanım elde ediyoruz” . “Envisat'tan InSAR bizim için son derece güçlü bir araç olduğunu kanıtladı, çünkü tüm yanardağ boyunca çok yüksek bilgi yoğunluğu sağlıyor.
“Yeni patlamalar bu kadar sık gerçekleştiğinde, temel kampanyalarımız ayak uyduramadı, ancak interferometri her patlamayla ilgili bize veri sağlıyor. Ve yanardağ çalışmak için çok zor bir yer olsa da? genellikle kötü hava koşulları ve çok dik bir doğu kanadı ile? yanardağın vejetasyon hattına kadar olan tüm bölümlerine InSAR ile erişilebilir. ”
InSAR, magma odasındaki basınç arttıkça yeni bir patlamadan önceki aylarda zemin enflasyon paternini ortaya koyuyor. Bir patlamanın ardından basınç azalır ve deflasyon meydana gelir.
Ayrıca magma dikenleri çoğaldıkça ve yüzeye ulaştıkça oluşan lokalize deformasyonlar ortaya çıkar. Yeni bir çatlak ile ilişkili deformasyonun derecesi, ortaya çıktığı derinliği gösterir mi? enflasyon ne kadar geniş olursa, lezbiyen o kadar derine iner.
InSAR volkanik izleme ilk olarak ERS verileri kullanılarak oluşturuldu ve İtalya'nın son derece aktif Etna Dağı'nın patlamalar arasında “nefes aldığını” gösteren interferogramlar üretildi. Andların uzak kısımları boyunca görünüşte soyu tükenmiş volkanların interferogram araştırmaları, bazılarının hala aktif olduğunu gösteren yer hareketi gösterdi.
“Bir yanardağın ne zaman patlayacağını tahmin etmenin mümkün olup olmadığı sorusu ve - sıklıkla yanardağların yakınında meydana gelen sismik hatalarla - sismik aktivite ve volkanik patlamalar olup olmadığı sorusu da dahil olmak üzere bu tekniği kullanan birçok ilginç araştırma hattı vardır. bağlı, ”diye ekledi Briole.
“Şimdilik ekibimiz Piton de la Fournaise'i olabildiğince doğru bir şekilde karakterize etmekle, daha sonra başka yerlerdeki volkanlara uygulayabileceğimiz mükemmel tekniklere ve mümkünse, volkanların InSAR izlemesinin operasyonel potansiyele sahip olduğunu göstermek için edinim sayısını arttırmak istiyor. sivil koruma makamlarına erken uyarı sağlamak. ”
Orijinal Kaynak: ESA Haber Bülteni
