연구원들은 위성 데이터를 사용하여 화산 폭발을 예측합니다. > IT/과학

과학자들은 수십 년 동안 화산학자들을 괴롭혀온 문제인 화산 폭발을 예측하는 데 한 걸음 더 가까워진 것으로 보입니다. 지난 주 네이처 지오사이언스에 발표된 연구는 지하에 녹은 암석이나 마그마가 화산 아래에 얼마나 빨리 축적되는지를 계산하기 위해 위성 관측을 사용하면 몇 주 또는 몇 달 전에 특정 분화를 예측할 수 있다는 것을 발견했습니다.
Scientists appear one step closer to predicting volcanic eruptions — a problem that has vexed volcanologists for decades. Research published last week in Nature Geoscience found that using satellite observations to calculate how quickly underground molten rock, or magma, accumulates beneath volcanoes could forecast certain eruptions weeks or months in advance.

"우리가 이 예측에서 얻을 수 있는 모든 종류의 정보는 중요할 것입니다. 왜냐하면 사람들에게 어떤 행동을 취할 수 있다는 것을 경고하는 시간이 더 많으면 많을수록, 분화의 영향을 더 줄일 수 있기 때문입니다," 라고 미국 지질조사국의 화산학자 마이클 폴랜드가 VOA에 말했습니다. "분화 영향의 감소라는 측면에서 우리가 가진 것은 그것뿐입니다. -- 길을 비켜주기 위해서죠."
"Any kind of information we can use to get at this forecasting thing is going to be important, because the more time you have to warn people that they can take some action, the more you can decrease the impacts of eruptions," volcanologist Michael Poland of the United States Geological Survey told VOA. "That's all we have, really, in terms of decreasing eruption impacts — to get out of the way."

대부분의 화산은 예고 없이 폭발하지 않습니다. 그것들은 부풀어 오르고, 작은 지진을 일으키고, 화산학자들이 "불안"이라고 부르는 폭발을 일으키는 가스를 방출합니다. 하지만 화산이 갑자기 완전히 폭발하는 경우는 드물지만, 분화 없이 불안이 가라앉는 일도 드물지 않습니다.
Most volcanoes don't erupt without warning. They swell up, set off small earthquakes and let off gas leading up to an eruption — what volcanologists call "unrest." But while volcanoes rarely erupt completely out of the blue, it's also not uncommon for unrest to settle down without an eruption.

"이러한 관측 변수들의 변화가 언제 분화로 이어질지, 그리고 언제 분화로 이어지지 않을지를 이해하는 것이 도전입니다,"라고 새로운 연구의 첫 번째 저자인 코넬 대학의 화산학자 페데리코 갈레토가 VOA에 말했습니다.
"The challenge is to understand when these changes in these monitoring parameters will lead to eruption, and when it doesn't," Federico Galetto, a volcanologist at Cornell University and first author of the new study, told VOA.

현재, 분화 예측의 황금 기준은 매우 국지적인 개별 화산 관측을 포함하고 있다고 폴란드는 말했습니다. 하지만 대부분의 화산은 지상에서 면밀히 관찰되지 않습니다. 이와는 대조적으로, 화산들이 불안정할 때 어떻게 팽창하고 왜곡되는지는 심지어 가장 멀리 떨어진 화산에서도 우주에서 측정할 수 있습니다.
Currently, the gold standard for eruption forecasting involves highly localized observation of individual volcanoes, said Poland. But most volcanoes aren't closely monitored on the ground. In contrast, deformation — how volcanoes bulge and distort during unrest — can be measured from space for even the most remote volcanoes.

"위성 변형 기술은 이 화산들의 많은 부분이 부풀어 오르고 기압이 떨어진다는 것을 실제로 보여주었고, 그것은 우리가 지상 자료가 없는 일부 지역에서 그러한 종류의 '성배'에 도달하는 것을 도울 수 있게 해줍니다,"라고 폴란드는 말했습니다.
"The satellite deformation technique has really shown that a lot of these volcanoes inflate and deflate, and that allows us to help get to that sort of forecasting 'Holy Grail' in some places where there aren't ground-based data," said Poland.

불행히도 변형만으로는 분화를 확실하게 예측할 수 없습니다. 하지만 Galetto와 그의 동료들은 변형 데이터를 사용하여 계산할 수 있는 마그마 유량이 더 잘 작동할 수 있다고 생각했습니다.
Unfortunately, deformation alone can't reliably forecast eruptions. But Galetto and his colleagues thought that magma flow rate, which can be calculated using deformation data, might work better.

알아내기 위해, 그들은 하와이, 아이슬란드, 갈라파고스 제도의 화산들을 포함하여, 보통 어두운 현무암 바위의 평평하고 넓은 방패처럼 보이는 일반적인 화산인 현무암 칼데라에서 일어난 45가지 불안을 고려했습니다. 현무암 칼데라는 상대적으로 얕은 마그마 챔버(지구 표면 아래에 녹은 암석 웅덩이)와 잦은 분출 덕분에 비교적 연구하기 쉬운 것으로 여겨지며, 오랫동안 관찰되어 왔습니다.
To find out, they considered 45 episodes of unrest in basaltic calderas — common volcanoes that usually look like flat, broad shields of dark basalt rock, including the volcanoes of Hawaii, Iceland and the Galápagos Islands. Basaltic calderas are considered relatively easy to study thanks to relatively shallow magma chambers — pools of molten rock beneath the Earth's surface — and frequent eruptions, and they have been observed for a long time.

"그들은 우리가 많은 정보와 관찰을 한 부분집합, 즉 현무암 칼데라를 골랐습니다."라고 폴란드가 전했습니다. "이런 종류의 화산들은, 우리는 많은 경험을 가지고 있습니다… 그것들은 훌륭한 연구소가 되는 경향이 있습니다."
"They picked a subset where we have a lot of information and a lot of observations, these basaltic calderas," said Poland. "These types of volcanoes, we have a lot of experience with … they tend to be great laboratories."

갈레토의 분석은 마그마 유량이 불안정이 보통 폭발을 일으키는 마그마실 파열로 끝날지 아니면 흐지부지될지를 확실하게 예측했다는 것을 밝혀냈습니다.
Galetto's analysis revealed that magma flow rate reliably predicted whether unrest would end in a magma chamber rupture — which usually causes eruption — or just fizzle out.

1년에 10분의 1 입방 킬로미터 이상의 마그마 유량을 가진 데이터 세트의 모든 화산들 - 약 40,000개의 올림픽 수영장이 1년 안에 마그마 챔버를 파열시켰습니다. 10배 낮은 유입률은 89%의 사례에서 마그마 챔버 파열로 이어지지 않았습니다. 그리고 1년 이상의 소요가 있었던 적이 없습니다. 중간 유량을 가진 화산은 암석의 종류와 마그마 챔버 크기와 같은 요소들이 작용하면서 예측하기가 더 어려웠습니다.
All volcanoes in the dataset with magma flow rates greater than one-tenth of a cubic kilometer per year — roughly 40,000 Olympic swimming pools — ruptured their magma chambers within a year. Inflow rates 10 times lower didn't lead to a magma chamber rupture in 89% of cases, and never before more than a year of unrest. Volcanoes with middling flow rates were harder to predict, with factors like rock type and magma chamber size coming into play.

"이것은 정말 유망합니다,"라고 Galetto는 말했습니다. "이러한 유형의 화산에서는 매우 잘 작동하는 것 같습니다."
"This is really promising," said Galetto. "That seems to [be] working very well in these types of volcanoes."

Galetto와 그의 팀이 계산한 바에 따르면, 천천히 채워진 마그마 챔버는 파열되지 않고 천천히 들어오는 마그마의 방울을 수용하기 위해 바깥으로 흘러나오는 점성이 있는 바보 같은 퍼티나 당밀과 같은 행동을 하기 때문에 낮은 마그마 유량은 폭발을 일으키지 않는 경향이 있습니다. 빠른 유량은 마그마 챔버를 쥐어짜는 대신 마그마 챔버를 깨트릴 정도로 압력을 갑자기 높입니다.
Calculations by Galetto and his team suggest that low magma flow rates don't tend to cause eruptions because slow-filling magma chambers behave a bit like viscous silly putty or molasses, oozing outward to accommodate a slow trickle of incoming magma without rupturing. Fast flow rates drive up pressure abruptly enough to crack magma chambers instead of just squeezing them.

"그것은 일리가 있어요,"라고 폴란드는 말했습니다. "풍선을 빨리 불수록 풍선이 터질 가능성이 더 커집니다." 하지만 그는 또한 새로운 결과를 특정 화산을 예측하는 데 사용하는 것은 어려울 것이라고 경고했습니다.
"That makes sense," said Poland. "The faster you blow up the balloon, the more likely it's going to pop." But he also cautioned it's going to be a challenge to use the new results to forecast specific volcanoes.

"화산학에서는 모든 화산이 다르기 때문에 여러분의 화산에 필요한 지역 전문 지식이 항상 있습니다," 라고 그가 말했습니다. "하지만 예측하고자 하는 특정 시스템을 살펴볼 때 올바른 방향으로 안내하는 데 도움이 되는 몇 가지 일반적인 동향을 파악할 수 있습니다.
"In volcanology, there's always a level of local expertise for your volcano that's needed, because every volcano is different," he said. "But we can learn some general trends … that can help us out in guiding us in the right direction when we are looking at these specific systems we're trying to forecast.

그의 결과를 바탕으로, Galetto는 마그마 유량이 현무암 칼데라의 분화를 몇 주 또는 몇 달 전에 예측하는 데 도움이 될 수 있다고 생각합니다. 하지만 아직 해야 할 일이 있어요. 폴란드가 설명한 대로 화산별 데이터로 예측 계산을 미세 조정하는 것은 더 나은 위성 변형 데이터를 수집하고 분석하는 것과 마찬가지로 좋은 예측을 하는 데 중요할 것이라고 그는 말했습니다.
Based on his results, Galetto thinks magma flow rate could help forecast eruptions weeks or months ahead for basaltic calderas. But there's still work to be done. Fine-tuning forecast calculations with volcano-specific data as Poland described will be important for making good predictions, he said, as will collecting and analyzing better satellite deformation data.

"제 논문은 끝점이 아니라 시작점에 불과합니다."라고 Galetto는 말했습니다. "우리는 이 관계가 다른 화산에서도 발견될 수 있는지 알아보기 위해 시작해야 합니다. 왜냐하면 또 다른 요점은 이러한 결과를 제가 연구한 화산군뿐만 아니라 다른 화산군에도 확대하려는 시도이기 때문입니다. 그리고 그것은 훨씬 더 복잡해질 것입니다."
"My paper is just a starting point, not the ending point," said Galetto. "We should start … to see if this relationship can be found out in other volcanoes. Because the other point is to try to extend these results not only to the group of volcanoes that I studied but also to try to extend these results to other groups of volcanoes. And it will be much more complicated."

출처 : VOANews