به طور متوسط، 40 آتشفشان در خشکی هر ماه به جو فوران می کنند، در حالی که ده ها آتشفشان دیگر در کف دریا به اقیانوس فوران می کنند. یک انیمیشن تایم لپس جدید که آتشفشان‌ها، زلزله‌ها و گازهای گلخانه‌ای را با هم متحد می‌کند، صفحات بزرگ و سفت و سختی را که بیرونی‌ترین پوسته زمین را تشکیل می‌دهند، به‌طور فراموش‌نشدنی نشان می‌دهد و گرما و انرژی بسیار زیادی را در زیر آنها نشان می‌دهد که به دنبال فرار هستند.
با یک کلیک، بازدیدکنندگان می توانند 50 سال گذشته "فوران ها، زلزله ها و انتشارات" را مشاهده کنند. این اپلیکیشن که E3 نام دارد به بیننده اجازه می‌دهد فوران‌ها، انتشارات و زلزله‌ها و همچنین تأثیر جمعی آنها را انتخاب کند و درباره آن اطلاعات کسب کند.با تجسم این مجموعه داده های عظیم جهانی برای اولین بار، کاربران می توانند گذر زمان را سرعت بخشیده یا کند یا متوقف کنند. آنها می توانند نقشه ها یا کره های مسطح را مشاهده کنند و ابرهای گازی را تماشا کنند که دور سیاره می چرخند. داده های برنامه جهانی آتشفشان اسمیتسونیان و بررسی زمین شناسی زمین شناسی زمین لرزه ایالات متحده (USGS) به برنامه وارد می شود و مجموعه داده ها برای دانلود رایگان در دسترس هستند. برنامه به‌طور مداوم به‌روزرسانی می‌شود و رویدادهای جدید و اطلاعات تاریخی اضافی را با دردسترس شدن جمع‌آوری می‌کند.
"آیا "اورکا" داشته اید! الیزابت کاترل، رئیس برنامه آتشفشانی جهانی مؤسسه اسمیتسونیان در واشنگتن، گفت: لحظه ای که ناگهان نظم را در چیزی که به نظر می رسد آشفته می بینید؟ این برنامه در چنین لحظاتی فراوان است. "از آنجایی که رویدادهای زمین شناسی در طول زمان انباشته می شوند، صفحات تکتونیکی زمین در مقابل چشمان شما ظاهر می شوند. چیزی که زمین شناسان بیش از 200 سال طول کشید تا آن را بیاموزند، بیننده در چند ثانیه یاد می گیرد. ما می خواستیم هیجان را با حداکثر تعداد ممکن به اشتراک بگذاریم.این اولین باری است که می‌توانیم این مجموعه داده‌ها را با هم برای عموم ارائه کنیم."
او افزود: "این برنامه نه تنها برای مربیان و عموم مردم جالب است، بلکه به دانشمندان کمک می کند تا الگوهای فوران جهانی و پیوندهای بین عملکرد درونی زمین و هوایی که تنفس می کنیم را درک کنند."
تیمی از کارشناسان با پشتیبانی موسسه اسمیتسونیان و رصدخانه دیپ کربن، یک برنامه تحقیقاتی چند رشته ای بین المللی که مقادیر، حرکات، اشکال و منشاء کربن در اعماق زمین را بررسی می کند، برنامه را توسعه دادند. دانشمندان رصدخانه کربن عمیق در حال مطالعه انتشارات آتشفشانی به عنوان بخشی از این ماموریت هستند و تعداد ایستگاه های نظارت دائمی گاز آتشفشان را از سال 2012 تا 2019 بیش از سه برابر خواهند کرد.
ردیابی انتشارات آتشفشانی برای جلوگیری از فاجعه
صدها میلیون نفر در سراسر جهان در کناره‌های آتشفشان‌های فعال زندگی می‌کنند، و فوران‌ها می‌توانند خسارات اقتصادی عظیمی را حتی زمانی که افراد کمی در نزدیکی آن زندگی می‌کنند، ایجاد کند.در سال 2010، فوران Eyafjallajökull در ایسلند، پرتاب ابرهای عظیم خاکستر، اختلال در سفر هوایی برای میلیون ها نفر و هزینه برای صنعت هواپیمایی نزدیک به 2 میلیارد دلار است. پیش‌بینی بهتر فوران‌ها می‌تواند خسارات انسانی و اقتصادی این پدیده‌های طبیعی را کاهش دهد.
اکتشافات اخیر دانشمندان رصدخانه کربن عمیق (DCO) در ابتکار عمل گاززدایی کربن در اعماق زمین (DECADE) پایه و اساس پیش بینی های بهبود فوران آتشفشانی را ایجاد می کند. این پیشرفت‌های سخت به دست آمده مستلزم سفرهای گران‌قیمت و خطرناک برای استشمام انتشار گازها برای سرنخ‌ها بود.
توبیاس فیشر، یک آتشفشان شناس در دانشگاه نیومکزیکو، ایالات متحده و رهبر DECADE، گفت: "ما در حال استقرار ایستگاه های نظارت خودکار در آتشفشان ها در سراسر جهان هستیم تا گازهای منتشر شده آنها را اندازه گیری کنیم." ما دی اکسید کربن، دی اکسید گوگرد، و بخار آب (بخار)، گازهای اصلی ساطع شده از تمام آتشفشان های روی سیاره را اندازه می گیریم. در ساعات قبل از فوران، شاهد تغییرات ثابتی در میزان دی اکسید کربن منتشر شده نسبت به دی اکسید گوگرد هستیم.توجه به نسبت های جهانی از طریق ماهواره ها و نظارت در محل به ما کمک می کند تا پیش سازهای فوران های آتشفشانی را بیاموزیم. نظارت بر این تغییرات گازهای آتشفشانی همچنین به ما کمک می کند تا به تخمین دقیق تری از کل انتشار دی اکسید کربن آتشفشانی در زمین دست یابیم - هدف اصلی DCO.»
فیشر افزود: "هدف ما برای سه برابر کردن تعداد آتشفشان های نظارت شده در سراسر جهان تا سال 2019 کار کوچکی نیست." "نصب ابزار در بالای آتشفشان ها کار خطرناکی در مکان های بسیار صعب العبور است."
"گاهی اوقات ایستگاه های نظارتی ما قربانی فوران هایی می شوند که سعی در اندازه گیری آن دارند، همانطور که اخیراً در آتشفشان Villarrica در شیلی اتفاق افتاد. حداقل ابزارهای ما تا زمانی که فوران آنها را نابود کرد، تغییرات ترکیب گاز را ثبت کردند."
تا سال ۲۰۱۹، دانشمندان DECADE امیدوارند که ایستگاه های نظارت بر گاز در ۱۵ آتشفشان از ۱۵۰ فعال ترین آتشفشان جهان داشته باشند. این به هشت ایستگاهی که در حال حاضر توسط سایر نهادها مانند USGS و دانشگاه پالرمو (ایتالیا) اداره می شود، اضافه می شود.داده‌های جمع‌آوری‌شده در این ایستگاه‌های نظارتی، پایگاه داده جدیدی از انتشار کربن آتشفشانی را تغذیه می‌کنند و اطلاعات بالقوه نجات‌بخش را در اختیار بسیاری از دانشمندان در سراسر جهان قرار می‌دهند.
پیشبرد دانش و پتانسیل پیش‌بینی از زمین
آتشفشان شناسان DCO همچنین در حال پیشرفت دانش پایه در مورد نحوه عملکرد آتشفشان های مختلف هستند که پیش بینی فوران را بیشتر می کند.
مارتن دو مور و تیمش در دانشگاه ملی کاستاریکا، برای مثال، با استفاده از ایستگاه‌های پایش DECADE، انتشار گاز در آتشفشان‌های پواس و توریالبا در کاستاریکا را طی چندین سال اندازه‌گیری کردند. دی مور و همکارانش تغییرات قابل توجهی را در ترکیبات گازی قبل از فوران در این آتشفشان ها مشاهده کرده اند که هر دو تاثیر زیادی بر جامعه محلی دارند. به عنوان مثال، توریالبا طی چند هفته گذشته خاکستر را در شهر سن خوزه، پایتخت این کشور، رسوب کرد که حدود 3 میلیون نفر را تحت تأثیر قرار داد و فرودگاه بین المللی را بسته بود.
د مور گفت: "ما بیشتر و بیشتر مطمئن می شویم که تغییرات در نسبت کربن به گوگرد قبل از فوران انجام می شود." "به طور بالقوه، اکنون می‌توانیم فقط با نگاه کردن به انتشار گاز، فورانی را ببینیم. آنچه واقعاً شگفت‌انگیز است این است که این آتشفشان‌ها چقدر در رفتار گاززدایی و فوران‌شان پویا هستند. برای درک تصویر بزرگ گاززدایی زمین، ما همچنین باید فرآیندها را درک کنیم. ایجاد تغییرات زمانی در انتشارات آتشفشانی."
از لحاظ تاریخی، آتشفشان شناسان انتشار دی اکسید گوگرد بدبو را بسیار راحت تر از انتشار دی اکسید کربن بی رنگ و بی بو اندازه گیری کرده اند. اما دانشمندان DCO در مرکز ملی de la Recherche Scientifique (CNRS) و Université de Lorraine در فرانسه در حال طراحی ابزارهای ژئوشیمیایی جدید برای شناسایی و نظارت بر انتشار در مقیاس بزرگ دی اکسید کربن آتشفشانی هستند. ابزارها شامل یک روش جدید با دقت بالا برای اندازه‌گیری مقادیر اضافی موجود در هوا از شکل کمیاب هلیوم موجود در ماگما، سیالات با دمای بالا از زیر پوسته زمین هستند که به شکل گدازه و گاز از آتشفشان‌ها خارج می‌شوند.
برنارد مارتی، رهبر گروه CNRS، گفت: «داده‌های هلیوم ما نشان می‌دهد که حتی زمانی که آتشفشان‌ها فوران نمی‌کنند، آتشفشان‌ها دائماً دی اکسید کربن و سایر گازها را از طریق پوسته از اتاق‌های ماگما در اعماق زیرزمین آزاد می‌کنند. "ما شاهد انتشار سطح پایین دی اکسید کربن در مناطق وسیعی در اطراف آتشفشان کوه اتنا در سیسیل و آتشفشان ارتا آل در آفار، اتیوپی هستیم که به ما می گوید این ممکن است در مکان هایی در سراسر جهان رخ دهد."
چشمان در فضا به جعبه ابزار اضافه می شود
برای ارزیابی فعالیت های آتشفشانی و انتشار گاز در مقیاس جهانی، محققان DCO در دانشگاه کمبریج، بریتانیا، رویکرد دیگری را در پیش گرفته اند. اندازه گیری گازهای آتشفشانی از فضا با استفاده از ماهواره.
ماری ادموندز، رئیس مشترک انجمن علمی مخازن و شارهای DCO می گوید: «در حالی که بخار آب و دی اکسید کربن گازهای آتشفشانی بسیار فراوان تری هستند، اندازه گیری دی اکسید گوگرد آسان تر است زیرا جو زمین حاوی دی اکسید گوگرد بسیار کمی است."با ماهواره ها، ما توانسته ایم انتشار دی اکسید گوگرد را برای سال ها اندازه گیری کنیم و فناوری روز به روز بهتر می شود. یک جنبه جدید و هیجان انگیز از تحقیقات DCO داده های ماهواره ای را با اندازه گیری های زمینی نسبت کربن به گوگرد ارائه شده توسط DECADE ترکیب می کند. این ترکیب قدرتمند به ما اجازه می دهد تا انتشارات جهانی آتشفشانی یا گاز زدایی دی اکسید کربن را بهتر تعریف کنیم."
«ابزارهای مبتنی بر آتشفشان‌های DECADE این امکان را برای ما فراهم می‌آورند که رصدهای ماهواره‌ای خود را به واقعیت نزدیک کنیم و اندازه‌گیری‌های بسیار مکرری را به دست آوریم». در نهایت امیدواریم اندازه‌گیری‌های دقیقی را از فضا به دست آوریم که از زمین انجام می‌دهیم. وقتی این اتفاق بیفتد، می‌توانیم آتشفشان‌ها را در نقاط دورافتاده جهان با کسری از هزینه و بدون به خطر انداختن جان دانشمندان رصد کنیم.» همانطور که داده ها جمع می شوند، آنها نیز به برنامه E3 و از طریق آن منتقل می شوند.
