เทคโนโลยีโดรนใหม่ช่วยเพิ่มความสามารถในการคาดการณ์การปะทุของภูเขาไฟ

การวิจัยที่ทันสมัยที่ภูเขาไฟ Manam ในปาปัวนิวกินีกำลังปรับปรุงความเข้าใจของนักวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับวิธีที่ภูเขาไฟมีส่วนทำให้เกิดวัฏจักรคาร์บอนทั่วโลก ซึ่งเป็นกุญแจสำคัญในการดำรงชีวิตบนโลก การค้นพบของทีมซึ่งตีพิมพ์ใน Science Advances แสดงให้เห็นเป็นครั้งแรกว่าเป็นไปได้อย่างไรในการรวมการวัดจากอากาศ โลก และอวกาศ เพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับภูเขาไฟที่ยังคุกรุ่นและไม่สามารถเข้าถึงได้มากที่สุดในโลก โครงการ ABOVE เกี่ยวข้องกับผู้เชี่ยวชาญจากสหราชอาณาจักร สหรัฐอเมริกา แคนาดา อิตาลี สวีเดน เยอรมนี คอสตาริกา นิวซีแลนด์ และปาปัวนิวกินี ซึ่งครอบคลุมด้านภูเขาไฟวิทยาและวิศวกรรมการบินและอวกาศ พวกเขาร่วมกันสร้างโซลูชันสำหรับความท้าทายในการตรวจวัดการปล่อยก๊าซจากภูเขาไฟที่ยังคุกรุ่น โดยใช้โดรนพิสัยไกลที่ได้รับการดัดแปลง ด้วยการรวมการวัดทางอากาศในแหล่งกำเนิดกับผลลัพธ์จากดาวเทียมและเซ็นเซอร์ระยะไกลภาคพื้นดิน นักวิจัยสามารถรวบรวมชุดข้อมูลที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้นกว่าที่เคยเป็นมา สิ่งนี้ช่วยให้พวกเขาสามารถตรวจสอบภูเขาไฟที่ยังคุกรุ่นได้จากระยะไกล ปรับปรุงความเข้าใจเกี่ยวกับปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ (CO 2 ) ที่ถูกปล่อยออกมาจากภูเขาไฟทั่วโลก และที่สำคัญ คาร์บอนนี้มาจากไหน ภูเขาไฟมานัมมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 10 กม. ตั้งอยู่บนเกาะห่างจากชายฝั่งตะวันออกเฉียงเหนือของแผ่นดินใหญ่ 13 กม. ที่ความสูง 1,800 ม. เหนือระดับน้ำทะเล การศึกษาก่อนหน้านี้แสดงให้เห็นว่ามันเป็นหนึ่งในผู้ปล่อยก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ที่ใหญ่ที่สุดในโลก แต่ไม่มีใครรู้ถึงการปล่อย CO 2 ของมัน การปล่อย CO 2 ของภูเขาไฟ เป็นสิ่งที่ท้าทายในการวัดเนื่องจากความเข้มข้นสูงในบรรยากาศเบื้องหลัง การวัดจำเป็นต้องเก็บใกล้กับช่องระบายอากาศที่ยังคุกรุ่น และที่ภูเขาไฟอันตรายอย่างมานัม โดรนคือวิธีเดียวที่จะเก็บตัวอย่างได้อย่างปลอดภัย กระนั้น การบินด้วยโดรนในแนวเหนือสายตายังแทบไม่มีความพยายามในสภาพแวดล้อมของภูเขาไฟ การเพิ่มเซ็นเซอร์ก๊าซขนาดจิ๋ว สเปกโตรมิเตอร์ และอุปกรณ์สุ่มตัวอย่างที่สั่งเปิดและปิดโดยอัตโนมัติ ทีมงานสามารถบิน โดรน ได้สูง 2 กม. และห่างออกไป 6 กม. เพื่อไปถึงยอดเขามานัม ซึ่งจับตัวอย่างก๊าซเพื่อวิเคราะห์ภายในไม่กี่ชั่วโมง การคำนวณอัตราส่วนระหว่างระดับกำมะถันและคาร์บอนไดออกไซด์ในการปลดปล่อยภูเขาไฟมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการพิจารณาว่ามีโอกาสเกิดการปะทุมากน้อยเพียงใด เนื่องจากจะช่วยให้นักวิทยาภูเขาไฟระบุตำแหน่งของหินหนืดได้ การปะทุครั้งใหญ่ครั้งสุดท้ายของเมืองมานัมระหว่างปี พ.ศ. 2547 ถึง พ.ศ. 2549 ได้ทำลายล้างพื้นที่ส่วนใหญ่ของเกาะ และทำให้ประชากรประมาณ 4,000 คนต้องอพยพไปยังแผ่นดินใหญ่ พืชผลของพวกเขาถูกทำลายและแหล่งน้ำปนเปื้อน หัวหน้าโครงการ ดร. Emma Liu (UCL Earth Sciences) กล่าวว่า "Manam ยังไม่ได้รับการศึกษาโดยละเอียด แต่เราสามารถเห็นได้จากข้อมูลดาวเทียมว่ามีการปล่อยมลพิษที่รุนแรง ทรัพยากรของสถาบันตรวจสอบภูเขาไฟในประเทศมีน้อยและทีมงาน มีภาระงานที่เหลือเชื่อ แต่พวกเขาช่วยให้เราเชื่อมโยงกับชุมชนที่อาศัยอยู่บนเกาะมานัมได้จริงๆ" หลังจากการทำงานภาคสนาม นักวิจัยได้ระดมทุนเพื่อซื้อคอมพิวเตอร์ แผงโซลาร์เซลล์ และเทคโนโลยีอื่นๆ เพื่อให้ชุมชนท้องถิ่นซึ่งได้จัดตั้งกลุ่มเตรียมพร้อมรับมือกับภัยพิบัติ สามารถสื่อสารผ่านดาวเทียมจากเกาะได้ และเพื่อให้การฝึกปฏิบัติการโดรนแก่ เจ้าหน้าที่หอดูดาว Rabaul Volcanological เพื่อช่วยในการติดตาม ABOVE เป็นส่วนหนึ่งของ Deep Carbon Observatory (DCO) ซึ่งเป็นชุมชนนักวิทยาศาสตร์ระดับโลกที่ใช้เวลา 10 ปีในการค้นหาเพื่อทำความเข้าใจเพิ่มเติมเกี่ยวกับคาร์บอนในโลก การปล่อยก๊าซจากภูเขาไฟเป็นขั้นตอนสำคัญของวัฏจักรคาร์บอนของโลก ซึ่งเป็นการเคลื่อนที่ของคาร์บอนระหว่างพื้นดิน ชั้นบรรยากาศ และมหาสมุทร แต่จนถึงขณะนี้การวัด CO 2 ยังจำกัดอยู่เพียงจำนวนค่อนข้างน้อยเมื่อเทียบกับจำนวนภูเขาไฟที่กำจัดก๊าซทั้งหมด 500 ลูกทั่วโลก การทำความเข้าใจปัจจัยที่ควบคุมการปล่อยคาร์บอนจากภูเขาไฟในปัจจุบันจะเผยให้เห็นว่าสภาพอากาศเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรในอดีต และด้วยเหตุนี้จึงอาจตอบสนองอย่างไรในอนาคตต่อผลกระทบของมนุษย์ในปัจจุบัน ศาสตราจารย์ Alessandro Aiuppa ผู้เขียนร่วม (University of Palermo) อธิบายการค้นพบนี้ว่าเป็น 'ความก้าวหน้าที่แท้จริงในสาขาของเรา' และเสริมว่า: "เมื่อ 10 ปีที่แล้ว คุณคงได้แต่จ้องมองและเดาว่าการปล่อย CO 2 ของ Manam เป็นอย่างไร "หากคุณคำนึงถึงคาร์บอนทั้งหมดที่ปล่อยออกมาจากภูเขาไฟทั่วโลก มันก็น้อยกว่าร้อยละของงบประมาณการปล่อยก๊าซทั้งหมด ซึ่งถูกควบคุมโดยกิจกรรมของมนุษย์ ในอีกไม่กี่ศตวรรษ มนุษย์กำลังทำตัวเหมือนภูเขาไฟหลายพันลูก หากเราดำเนินการต่อไป สูบฉีดคาร์บอนขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศ มันจะทำให้การติดตามและคาดการณ์การปะทุโดยใช้การสังเกตการณ์ก๊าซทางอากาศทำได้ยากขึ้น" ศาสตราจารย์ Tobias Fischer ผู้เขียนร่วม (University of New Mexico) กล่าวเสริมว่า "เพื่อให้เข้าใจถึงตัวขับเคลื่อนของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ คุณต้องเข้าใจวัฏจักรคาร์บอนในโลก "เราต้องการหาปริมาณการปล่อยคาร์บอนจากตัวปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ที่มีขนาดใหญ่มากนี้ เรามีข้อมูลน้อยมากในแง่ขององค์ประกอบของไอโซโทปของคาร์บอน ซึ่งจะระบุแหล่งที่มาของคาร์บอนและไม่ว่าจะเป็นชั้นเนื้อโลก เปลือกโลก หรือตะกอน เราต้องการที่จะ รู้ว่าคาร์บอนนั้นมาจากไหน"