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La nuova tecnologia dei droni migliora la capacità di prevedere le eruzioni vulcaniche

Vista aerea della bocca attiva e del pennacchio di gas del vulcano Manam, Papua Nuova Guinea, da un drone ad ala fissa a 2300 m di altitudine. Credito: Emma Liu /ABOVE

Droni appositamente adattati sviluppati da un team internazionale guidato dall’UCL hanno raccolto dati da vulcani mai esplorati prima che consentiranno alle comunità locali di prevedere meglio le future eruzioni.

La ricerca all’avanguardia sul vulcano Manam in Papua Nuova Guinea sta migliorando la comprensione degli scienziati di come i vulcani contribuiscono al ciclo globale del carbonio , la chiave per sostenere la vita sulla Terra.

I risultati del team, pubblicati su Science Advances , mostrano per la prima volta come sia possibile combinare misurazioni dall’aria, dalla terra e dallo spazio per saperne di più sui vulcani più inaccessibili e altamente attivi del pianeta.

Il progetto ABOVE ha coinvolto specialisti dal Regno Unito, Stati Uniti, Canada, Italia, Svezia, Germania, Costa Rica, Nuova Zelanda e Papua Nuova Guinea, che spaziano dalla vulcanologia all’ingegneria aerospaziale.

Hanno co-creato soluzioni alle sfide della misurazione delle emissioni di gas dai vulcani attivi, utilizzando droni modificati a lungo raggio.

Combinando le misurazioni aeree in situ con i risultati dei satelliti e dei sensori remoti a terra, i ricercatori possono raccogliere una serie di dati molto più ricca di quanto possibile in precedenza. Ciò consente loro di monitorare i vulcani attivi da remoto, migliorando la comprensione di quanta anidride carbonica (CO 2 ) viene rilasciata dai vulcani a livello globale e, cosa importante, da dove proviene questo carbonio.

Con un diametro di 10 km, il vulcano Manam si trova su un’isola a 13 km dalla costa nord-orientale della terraferma, a 1.800 m sul livello del mare.

Studi precedenti hanno dimostrato che è tra i maggiori emettitori di anidride solforosa al mondo, ma non si sapeva nulla della sua emissione di CO 2 .

Le emissioni di CO 2 vulcaniche sono difficili da misurare a causa delle alte concentrazioni nell’atmosfera di fondo. Le misurazioni devono essere raccolte molto vicino alle prese d’aria attive e, in vulcani pericolosi come Manam, i droni sono l’unico modo per ottenere campioni in sicurezza. Tuttavia, i voli con droni oltre la linea di vista sono stati raramente tentati in ambienti vulcanici.

Aggiungendo sensori di gas miniaturizzati, spettrometri e dispositivi di campionamento che vengono attivati ​​automaticamente per aprirsi e chiudersi, il team è stato in grado di far volare il drone a 2 km di altezza e 6 km di distanza per raggiungere la vetta di Manam, dove hanno catturato campioni di gas da analizzare entro poche ore.

 

Calcolare il rapporto tra i livelli di zolfo e anidride carbonica nelle emissioni di un vulcano è fondamentale per determinare la probabilità che si verifichi un’eruzione, poiché aiuta i vulcanologi a stabilire la posizione del suo magma.

Le ultime grandi eruzioni di Manam tra il 2004 e il 2006 hanno devastato vaste parti dell’isola e hanno costretto alla terraferma la popolazione di circa 4.000 persone; i loro raccolti sono stati distrutti e le risorse idriche contaminate.

La responsabile del progetto, la dott.ssa Emma Liu (UCL Earth Sciences), ha dichiarato: “Manam non è stata studiata in dettaglio ma abbiamo potuto vedere dai dati satellitari che produceva forti emissioni. Le risorse dell’istituto di monitoraggio dei vulcani del paese sono piccole e il Il team ha un carico di lavoro incredibile, ma ci ha davvero aiutato a creare legami con la comunità che vive sull’isola di Manam “.

A seguito del lavoro sul campo, i ricercatori hanno raccolto fondi per acquistare computer, pannelli solari e altre tecnologie per consentire alla comunità locale, che da allora ha messo insieme un gruppo di preparazione alle catastrofi, di comunicare via satellite dall’isola e di fornire addestramento sulle operazioni con i droni a Rabaul Volcanological Personale dell’Osservatorio per assistere nei loro sforzi di monitoraggio.

 

ABOVE faceva parte del Deep Carbon Observatory (DCO), una comunità globale di scienziati impegnati in una ricerca decennale per capire di più sul carbonio nella Terra.

Le emissioni vulcaniche sono una fase critica del ciclo del carbonio della Terra – il movimento del carbonio tra terra, atmosfera e oceano – ma le misurazioni di CO 2 sono state finora limitate a un numero relativamente piccolo dei 500 vulcani in degassamento stimati al mondo.

La comprensione dei fattori che controllano le emissioni di carbonio vulcanico nel presente rivelerà come il clima è cambiato in passato e quindi come potrebbe rispondere in futuro agli attuali impatti umani.

Il coautore, il professor Alessandro Aiuppa (Università di Palermo), ha descritto i risultati come “un vero progresso nel nostro campo”, aggiungendo: “Dieci anni fa si poteva solo fissare e indovinare quali fossero le emissioni di CO 2 di Manam .

“Se si tiene conto di tutto il carbonio rilasciato dal vulcanismo globale, è meno dell’uno percento del bilancio totale delle emissioni , che è dominato dall’attività umana. In pochi secoli, gli esseri umani si comportano come migliaia di vulcani. Se continuiamo a pompare carbonio nell’atmosfera, renderà ancora più difficile il monitoraggio e la previsione delle eruzioni utilizzando le osservazioni dei gas aerei “.

Il coautore, il professor Tobias Fischer (Università del New Mexico), ha aggiunto: “Per comprendere i fattori del cambiamento climatico è necessario comprendere il ciclo del carbonio nella terra.

“Volevamo quantificare l’emissione di carbonio da questo emettitore di anidride carbonica molto grande. Avevamo pochissimi dati in termini di composizione dell’isotopo di carbonio, che identificava la fonte del carbonio e se si tratta del mantello, della crosta o del sedimento. sapere da dove viene quel carbonio . ”

 

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