เดิมทีพัฒนาขึ้นเพื่อระบุจู่โจมอากาศยานในช่วงสงครามโลกครั้งที่สองเทคโนโลยีเรดาร์ขั้นสูงของวันนี้สามารถตรวจจับเป้าหมายการเคลื่อนที่ที่แตกต่างกันมาก: การเปลี่ยนแปลงของเปลือกโลกที่เกิดขึ้นอย่างช้าๆเมื่อการเจริญเติบโตของเล็บของคุณ
ข้อมูลเรดาร์จากดาวเทียมเช่น Envisat ของ ESA ใช้เพื่อสร้าง 'interferograms' ที่แสดงการเคลื่อนที่ของพื้นดินระดับมิลลิเมตร ภาพสีรุ้งเหล่านี้ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ได้รับข้อมูลเชิงลึกใหม่เกี่ยวกับการเคลื่อนไหวของเปลือกโลกและความสามารถที่เพิ่มขึ้นในการคำนวณอันตรายที่เกิดขึ้นเมื่อการเคลื่อนไหวช้านี้เร็วขึ้นในรูปแบบของการเกิดแผ่นดินไหวหรือภูเขาไฟ
น้ำหนักบรรทุกสิบเครื่องมือของ Envisat รวมถึงเครื่องมือ Advanced Synthetic Aperture Radar (ASAR) ที่ออกแบบมาเพื่อให้ได้ภาพเรดาร์ของพื้นผิวโลก ส่วนหนึ่งของ 'ภารกิจเบื้องหลัง' ที่ได้รับมอบหมายของ Envisat ในขณะที่มันโคจรรอบโลกทุก ๆ 100 นาทีคือการจัดลำดับความสำคัญของการเข้าซื้อกิจการ ASAR ผ่านสายรัดแผ่นดินไหวซึ่งครอบคลุม 15% ของพื้นดิน
“ ตามเวลาที่ Envisat บรรลุภารกิจห้าปีที่กำหนดเราควรจะมีภาพที่น่าพอใจในเข็มขัดป้องกันแผ่นดินไหวทั้งหมด” ศาสตราจารย์ Barry Parsons จากศูนย์สังเกตการณ์และแบบจำลองแผ่นดินไหวและเปลือกโลกที่มหาวิทยาลัยอ๊อกซฟอร์ดกล่าว
“ เพื่อตรวจสอบการเสียรูปพื้นดินที่เราสนใจเราต้องการภาพเรดาร์ซ้ำของแต่ละเว็บไซต์ จากนั้นเราจะรวมภาพคู่เข้าด้วยกันโดยใช้เทคนิคที่เรียกว่า SAR interferometry หรือ InSAR ในระยะสั้นเพื่อแสดงการเปลี่ยนแปลงระหว่างการได้มา” (สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมดูลิงค์: interferometry ทำงานอย่างไร)
หากต้องการวัดการสะสมของความเครียดที่ช้าลงอย่างแม่นยำในขณะที่แผ่นเปลือกโลกเคลื่อนที่ต่อกันตามแนวแผ่นดินไหวของโลกจะมีการรวม interferograms หลายชุดเข้าด้วยกัน
“ เหตุผลนี้คือเพื่อลดการรบกวนในบรรยากาศให้น้อยที่สุดเมื่อเทียบกับสัญญาณการเสียรูปแบบเปลือกโลกขนาดเล็กที่เราสนใจ” พาร์สันส์กล่าวเสริม “ การใช้ข้อมูลจาก ERS บรรพบุรุษของ Envisat กลุ่มของเราได้ทำการตรวจวัดการเคลื่อนตัวของเปลือกโลกทั่วทิเบตตะวันตกด้วยความแม่นยำเพียงไม่กี่มิลลิเมตรต่อปี ผลการศึกษาพบว่าอัตราการลื่นของข้อผิดพลาดที่สำคัญในภูมิภาคนั้นเล็กกว่าที่เคยคิดไว้มากและที่ราบสูงทิเบตเปลี่ยนรูปเหมือนของเหลว”
นอกจากนี้ InSAR ยังสามารถใช้ในการวิเคราะห์การเคลื่อนไหวภาคพื้นอย่างฉับพลันอีกด้วย: เมื่อเร็ว ๆ นี้นักวิจัยได้ใช้ข้อมูลของ Envisat เพื่อทำแผนภูมิความผิดปกติของพื้นดินที่เกี่ยวข้องกับภูเขาไฟ Piton de la Fournaise ที่ใช้งานอยู่อย่างมากบนเกาะ R? union ในมหาสมุทรอินเดีย ทำให้เกิดแผ่นดินไหว Bam ของอิหร่านในเดือนธันวาคม 2546
ค้นหาความผิดหลังจากภัยพิบัติ Bam
มีผู้เสียชีวิตกว่า 26,000 คนในวันที่ 26 ธันวาคม 2546 เมื่อเกิดแผ่นดินไหวขนาด 6.3 ริกเตอร์ทำลายเมืองโอเอซิสของอิหร่านแห่งแบม มันเป็นป้อมปราการโบราณหรือไม่? กำหนดมรดกโลกหรือไม่? ยุบลงไปในซากปรักหักพัง กฎบัตรอวกาศและภัยพิบัติใหญ่ได้เปิดใช้งานเพื่อให้ยานอวกาศรวมถึง Envisat ได้รับภาพเพื่อสนับสนุนการบรรเทาทุกข์ระหว่างประเทศ
หลังจากติดตามภารกิจเบื้องหลังของ Envisat แล้วภาพก่อนเกิดแผ่นดินไหวได้ถูกซื้อมาจากย่านแบมเมื่อวันที่ 3 ธันวาคม 2546 และสิ่งนี้รวมกับภาพหลังเกิดแผ่นดินไหวเมื่อวันที่ 7 มกราคม 2547 วันที่ซื้อคืนเร็วที่สุดที่เป็นไปได้เนื่องจากความคุ้มครองทั่วโลกของ 35 วันของ Envisat? เพื่อดำเนินการ InSAR
“ นี่เป็นครั้งแรกที่ข้อมูล Envisat ถูกนำมาใช้เพื่อสร้าง interferogram หลังจากเกิดแผ่นดินไหวครั้งใหญ่” Parsons ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของทีมงานระหว่างประเทศที่ศึกษาเกี่ยวกับแผ่นดินไหว Bam รวมถึงผู้เข้าร่วมจากการสำรวจทางธรณีวิทยาของอิหร่าน
ผลลัพธ์นั้นน่าประหลาดใจโดยระบุว่าในขณะที่แบมอยู่ในเข็มขัดแผ่นดินไหวแผ่นดินไหวที่เกิดขึ้นนี้มาจากจุดที่ไม่มีใครคาดคิด อิหร่านเปรียบเสมือนการเติมแซนวิชทางธรณีวิทยาในขณะที่จานอาหรับก้าวเข้าสู่ยูเรเซียและความผิดพลาดจากแผ่นดินไหวหลายครั้งเกิดขึ้นภายในอาณาเขตของตน สิ่งที่น่าสังเกตมากที่สุดคือความผิดของ Gowk ที่ตั้งอยู่ทางตะวันตกของ Bam มีแผ่นดินไหวขนาดใหญ่หลายแห่งเกิดขึ้นในช่วงสองทศวรรษที่ผ่านมา
อย่างไรก็ตาม Envisat interferogram แสดงให้เห็นว่าการสั่นสะเทือนของปังเป็นผลมาจากการแตกของความผิดที่ตรวจไม่พบก่อนหน้านี้ซึ่งขยายไปทางใต้ของเมืองทางตอนใต้ของเมือง ข้อผิดพลาดปรากฏขึ้นเป็นแถบแตกต่างของความไม่ต่อเนื่องในอินเตอร์เฟอโรแกรมโดยมีการเคลื่อนไหวทั้งสองด้านตั้งแต่ห้าถึงสูงถึง 30 เซนติเมตร
เช่นเดียวกับการเน้นที่การเปลี่ยนแปลงพื้นผิวผลลัพธ์ InSAR สามารถนำไปใช้กับเพื่อนทางอ้อมใต้พื้นดินด้วยโมเดลซอฟต์แวร์ที่คำนวณว่าเกิดเหตุการณ์ทางธรณีวิทยาใดที่เหมาะกับเหตุการณ์บนพื้นผิว พวกเขาพบว่ามีความผิดพลาดเกินกว่าสองเมตรที่ปังที่ความลึกเฉลี่ย 5.5 กิโลเมตรตามประเภทของความผิดที่แตกต่างกัน
มาอีกรอบ
ยิ่งสามารถควบคุมตำแหน่งของยานอวกาศได้แม่นยำมากเท่าไหร่ฐานภาพ InSAR ที่มีขนาดเล็กลงก็จะยิ่งมีระยะห่างระหว่างการรับภาพเริ่มต้นและการติดตามผลที่ดีขึ้นเท่านั้น ในช่วงแรกของการทบทวน Bam ของ Envisat พื้นฐานมีขนาดใหญ่พอที่จะต้องใช้ข้อมูลระดับความสูงแบบดิจิทัลของ ERS เพื่อลบเอฟเฟกต์ภูมิประเทศที่เกิดจากมุมมองที่เลื่อน
อย่างไรก็ตามสำหรับการกลับมาอีกครั้งในอีก 35 วันต่อมาการควบคุมยานอวกาศนั้นแม่นยำมากจนไม่จำเป็นต้องมีการชดเชยภูมิประเทศเป็นตัวแทนของความสำเร็จในการดำเนินงานที่น่าเกรงขามสำหรับ Envisat
“ ทีมงาน Flight Dynamics ของเราคำนวณความแม่นยำ 93 ซม. โดยใช้ผลลัพธ์การกำหนดวงโคจรที่แม่นยำจาก DORIS (Doppler Orbitography และ Radiopositioning Integrated โดยดาวเทียม) และการสำรวจด้วยเลเซอร์” Envisat Spacecraft Manager Andreas Rudolph กล่าว
“ ต้องใช้วงโคจรพิเศษเพื่อให้บรรลุความแม่นยำนี้พร้อมกับการทำงานอย่างหนักจากทีมที่ศูนย์ปฏิบัติการอวกาศยุโรป (ESOC) ที่นี่ในเยอรมนีและสถาบันวิจัยอวกาศแห่งยุโรป (ESRIN) ในอิตาลี? ไม่ต้องพูดถึงโชคเล็กน้อย!”
สำรวจภูเขาไฟที่ยังคุกรุ่นอยู่
Radar interferometry ใช้เพื่อศึกษาแผ่นดินไหวรวมถึงภูเขาไฟ - Envisat ได้รวบรวมข้อมูลในตัวอย่างที่มีชีวิตชีวาที่สุดชิ้นหนึ่งของยุคหลัง
Piton de la Fournaise ตั้งอยู่เหนือมหาสมุทรอินเดีย 2631 เมตรไม่ได้ตั้งอยู่ตามแนวคลื่นไหวสะเทือนหรือ 'Ring of Fire' ที่เกี่ยวข้อง แต่? เหมือนฮาวายที่อีกด้านหนึ่งของโลก? มันวางอยู่เหนือแมกมา ‘ฮอตสปอต’ ในเสื้อคลุมของโลก
Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP) ดำเนินการหอดูดาวภูเขาไฟในแหล่งกำเนิดเพื่อตรวจสอบการปะทุและกิจกรรมที่เกี่ยวข้อง
“ เราเฝ้าสังเกตภูเขาไฟทุรกันดารนี้ตลอด 25 ปีที่ผ่านมา? มันเป็นหนึ่งในภูเขาไฟที่กระฉับกระเฉงที่สุดในโลก” Pierre Briole จาก IPGP ให้ความเห็น “ ในช่วงหกปีที่ผ่านมามีการปะทุ 13 ครั้งโดยมีระยะเวลาเฉลี่ยหนึ่งเดือน ระหว่างปี 1992 และปี 1998 เป็นช่วงเวลาที่เงียบสงบในขณะที่เกิดการปะทุขึ้นแปดครั้งระหว่างปี 1984 ถึง 1992
กระบวนการใต้ดินลึก ๆ ทำให้เกิดการระเบิดของภูเขาไฟหรือไม่ รอยแยกและการปะทุของลาวเกิดขึ้นเนื่องจากช่องลาวาหรือ 'เขื่อน' ที่ยื่นออกมาจากห้องแมกมาแรงดันสูง การเปลี่ยนรูปพื้นดินขึ้นหรือลงในบริเวณใกล้เคียงของภูเขาไฟให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับสิ่งที่เกิดขึ้นใต้ดิน แต่จนกระทั่งเมื่อเร็ว ๆ นี้จำนวนของจุดพื้นดินที่สามารถวัดได้มี จำกัด มาก
“ ย้อนกลับไปในช่วงเวลาของเครื่องมือธรณีวิทยาบนพื้นดินมันใช้เวลาหลายสัปดาห์ในการวัดพิกัดของบางที 20 คะแนนเพื่อความแม่นยำประมาณหนึ่งเซนติเมตร” Briole จำได้ “ ในช่วงต้นทศวรรษ 1990 ระบบระบุตำแหน่งบนโลก (GPS) การใช้ GPS เราสามารถเพิ่มจำนวนคะแนนที่วัดได้สิบเท่าในระหว่างการรณรงค์หนึ่งสัปดาห์ซึ่งมีความแม่นยำถึงครึ่งเซนติเมตร แต่ความผิดปกติของพื้นดินที่เกิดจากการปะทุมักจะมีการแปลในอวกาศอย่างมากและจุด 200 จุดเหล่านี้แผ่กระจายไปทั่วพื้นที่ของภูเขาไฟ”
ต้องใช้เทคโนโลยีพื้นที่อื่นเพื่อปรับปรุงใน GPS: interferograms ของ Piton de la Fournaise ตามภาพ Envisat กว่า 60 ภาพที่ได้มาในปีที่ผ่านมา IPGP เป็นส่วนหนึ่งของทีมที่ใช้ข้อมูลซึ่งรวมถึงผู้เข้าร่วมจาก Blaise Pascal (Clermont-Ferrand II) และ R? union Universities
“ เราโชคดีกับ Piton de la Fournaise เนื่องจากสถานที่ห่างไกลในกลางมหาสมุทรหมายความว่าไม่มีการปะทะกับเป้าหมาย Envisat อื่น ๆ ดังนั้นเราจึงได้รับการซื้อมากกว่าผู้ใช้ภาพ ASAR คนอื่น ๆ ” Briole กล่าวเสริม . “ InSAR จาก Envisat พิสูจน์ให้เห็นแล้วว่าเป็นเครื่องมือที่ทรงพลังอย่างยิ่งสำหรับเราเพราะมันให้ข้อมูลที่มีความหนาแน่นสูงทั่วทั้งภูเขาไฟ
“ ด้วยการปะทุครั้งใหม่ที่เกิดขึ้นบ่อยครั้งที่แคมเปญภาคพื้นดินของเราไม่สามารถก้าวได้ แต่การแทรกสอดจะให้ข้อมูลแก่เราในแต่ละการปะทุ และในขณะที่ภูเขาไฟเป็นสถานที่ที่ทำงานยากมาก? บ่อยครั้งที่ทัศนวิสัยไม่ดีจากสภาพอากาศและด้านตะวันออกที่ชันมาก? ทุกส่วนของภูเขาไฟลงสู่แนวพืชสามารถเข้าถึงได้ด้วย InSAR”
InSAR เผยรูปแบบของอัตราเงินเฟ้อพื้นฐานในช่วงหลายเดือนก่อนการปะทุครั้งใหม่เนื่องจากแรงกดดันในห้องแมกมาเพิ่มขึ้น หลังจากเกิดการระเบิดแรงดันจะลดลงและภาวะเงินฝืดเกิดขึ้น
นอกจากนี้ยังพบว่ามีการแปลเป็นภาษาท้องถิ่นที่เกิดขึ้นเมื่อเขื่อนหินหนืดแพร่กระจายและไปถึงพื้นผิว ขอบเขตของความผิดปกติที่เกี่ยวข้องกับรอยแยกใหม่บ่งบอกถึงความลึกที่มันกำเนิด? ยิ่งอัตราเงินเฟ้อขยายตัวมากเท่าไหร่
การตรวจสอบภูเขาไฟ InSAR ได้รับการจัดตั้งขึ้นเป็นครั้งแรกโดยใช้ข้อมูล ERS โดยผลิต interferograms ที่แสดงให้เห็นว่า Etna ภูเขาไฟที่ใช้งานอยู่ของอิตาลีปรากฏขึ้นเพื่อ 'หายใจ' ระหว่างการปะทุ และจากการสำรวจ interferogram ของภูเขาไฟที่ดับไปอย่างเห็นได้ชัดในพื้นที่ห่างไกลของเทือกเขาแอนดีสได้แสดงการเคลื่อนที่ภาคพื้นดินซึ่งบ่งชี้ว่าบางอันยังคงทำงานอยู่
“ มีคำถามจำนวนมากที่น่าสนใจโดยใช้เทคนิคนี้รวมถึงคำถามที่ว่าเป็นไปได้ที่จะทำนายว่าภูเขาไฟระเบิดหรือไม่และ - ด้วยความผิดปกติของแผ่นดินไหวที่เกิดขึ้นใกล้กับภูเขาไฟ - คำถามว่ากิจกรรมแผ่นดินไหวและการปะทุของภูเขาไฟ มีการเชื่อมโยง” Briole เพิ่ม
“ สำหรับตอนนี้ทีมของเราสนใจที่จะอธิบายลักษณะของ Piton de la Fournaise อย่างแม่นยำที่สุดเท่าที่จะทำได้เพื่อเทคนิคที่สมบูรณ์แบบที่เราสามารถนำไปใช้กับภูเขาไฟในที่อื่น ๆ และหากเป็นไปได้เพื่อเพิ่มจำนวนการซื้อกิจการเพื่อแสดงให้เห็นว่า เตือนภัยล่วงหน้าสำหรับเจ้าหน้าที่คุ้มครองพลเรือน”
แหล่งที่มาดั้งเดิม: ข่าว ESA
