Вулканы Камчатки и Курил: взгляд из космоса


10 июня 2022 г.

Научная информационная система VolSatView, разработанная учеными Института вулканологии и сейсмологии ДВО РАН, Института космических исследований РАН, Вычислительного центра ДВО РАН и Дальневосточного центра НИЦ «Планета», позволяет комплексно работать со спутниковыми данными, метео- и инструментальной информацией сетей наблюдений, проводить совместный анализ данных для непрерывного мониторинга и исследования активности вулканов Курило-Камчатского региона.

Эксплозивное извержение вулкана Безымянный 28.05.2022 г. с подъемом пепловой тучи до 10 км над уровнем моря. Фото Ю.В. Демянчука

Эксплозивное извержение вулкана Безымянный 28.05.2022 г. с подъемом пепловой тучи до 10 км над уровнем моря. Фото Ю.В. Демянчука

Сегодня ученые насчитывают на Земле более 1,5 тысячи потенциально активных вулканов, и каждый год порядка 50 из них извергаются. Большинство извержений умеренной силы происходят в незаселенных местах, поэтому не представляют опасности, однако их изучение помогает разработать модели вулканической опасности и методы прогнозирования возможных катастрофических событий.

На сегодняшний день самый распространенный метод исследования действующих вулканов — мониторинг. Существует множество его видов: видео-визуальный, геофизический (сейсмический, гравиметрический, акустический), геодезический (с применением наклономеров и GPS-приемников), газовый, гидрологический. Однако самый эффективный из них — спутниковый мониторинг.

Спутниковые технологии позволяют исследовать вулканы, расположенные в труднодоступных местах, получать информацию с больших территорий, контролировать извержения и оценивать их интенсивность, наблюдать за развитием лавовых потоков, оценивать параметры пепловых выбросов и прогнозировать распространение пепловых облаков. Ежедневный мониторинг вулканов Камчатки и Курильских островов выполняет Камчатская группа реагирования на вулканические извержения (KVERT).

Прорыв в изучении активности вулканов совершили исследователи Института вулканологии и сейсмологии ДВО РАН, Института космических исследований РАН, Вычислительного центра ДВО РАН и Дальневосточного центра НИЦ «Планета». При поддержке РНФ, РФФИ и Минобрнауки России, они создали научную информационную систему (ИС) «Дистанционный мониторинг активности вулканов Камчатки и Курил» (VolSatView), которой в мае 2022 года исполнилось 10 лет.

Эта уникальная российская разработка основана на современных возможностях дистанционного зондирования Земли и компьютерного моделирования. Она позволяет комплексно работать со спутниковыми данными низкого, среднего и высокого разрешения, метео- и инструментальной информацией наземных сетей наблюдений, проводить совместный анализ различных данных для непрерывного мониторинга и исследования активности вулканов Курило-Камчатского региона. 

Титульная веб-страница информационной системы VolSatView

Титульная веб-страница информационной системы VolSatView

Технологическое сопровождение входящих в состав VolSatView многочисленных компьютерных сервисов и подсистем, осуществляется Центром коллективного пользования ИКИ РАН (системы архивации, обработки и анализа различных спутниковых данных) (ЦКП «ИКИ-Мониторинг») и Центром коллективного пользования научным оборудованием «Центр обработки и хранения научных данных ДВО РАН» ВЦ ДВО РАН (ЦКП «Центр Данных ДВО РАН»).

«ИВиС ДВО РАН (KVERT - Камчатская группа реагирования на вулканические извержения) с 2010 г. выполняет функции Вулканологической Обсерватории России по обеспечению информацией о вулканической деятельности на Дальнем Востоке международного аэронавигационного сообщества. На Камчатке и Курильских островах расположено 68 действующих вулканов. Расстояние между северным и южным активными вулканами (Шивелуч и Головнин) составляет 1800 км. KVERT проводит спутниковый мониторинг вулканов Дальнего Востока с 2002 г., но с созданием ИС VolSatView его эффективность  выросла на несколько порядков.

Сегодня ученые KVERT с помощью ИС VolSatView практически в реальном времени отслеживают активность вулканов, оценивают степень опасности эксплозивных извержений для авиации и информируют об этом международное аэронавигационное сообщество. VolSatView  позволяет определять скорость движения пепловых облаков и вовремя предупреждать службы МЧС о возможных пеплопадах в населенных пунктах. Решение прикладных задач неразрывно связано с фундаментальными исследованиями вулканизма Камчатки и Курил: с помощью ИС VolSatView  за прошедшие 10 лет учеными KVERT было всесторонне изучено 40 извержений 15 вулканов и более 1500 отдельных эксплозивных событий», − отметила кандидат геолого-минералогических наук, руководитель KVERT, ведущий научный сотрудник Института вулканологии и сейсмологии ДВО РАН Ольга Алексеевна Гирина.

Эксплозивное извержение вулкана Шивелуч (Камчатка) с подъемом эруптивной колонны до 10 км над уровнем моря 4.12.2017 г. Фото Ю.В. Демянчука

Эксплозивное извержение вулкана Шивелуч (Камчатка) с подъемом эруптивной колонны до 10 км над уровнем моря 4.12.2017 г. Фото Ю.В. Демянчука

«Работа по созданию, развитию и поддержке ИС VolSatView - это отличный пример сотрудничества и совместной работы организаций РАН и Росгидромета. Именно объединение передовых научных компетенций участников проекта в различных областях позволило создать достаточно эффективную систему, которая сегодня обеспечивает решения различных задач комплексного научного мониторинга вулканов Камчатки и Курил. Конечно, особую роль в создании системы сыграли специалисты ИВиС ДВО РАН, которые сформулировали основные задачи и требования к инструментам работы с данными. Именно их опыт по использованию системы позволяет вести ее постоянное совершенствование и развитие», - рассказал доктор технических наук, заместитель директора Института космических исследований РАН Евгений Аркадьевич Лупян.

«Совместно с коллегами нами были разработаны алгоритмы организации вычислений на основе математических моделей распространения пепловых облаков в атмосфере, созданы алгоритмическое обеспечение и компьютерная система для моделирования и визуализации перемещения пепловых облаков во время эксплозивных извержений вулканов Камчатки и Курил. Интеграция с тематическими подсистемами VolSatView позволяет за 10-15 минут получить в автоматическом режиме суточный прогноз движения пепловых облаков в атмосфере, а также совместно анализировать эти результаты с данными дистанционного зондирования Земли», − рассказал Алексей Анатольевич Сорокин, кандидат технических наук, врио директора ВЦ ДВО РАН.

«Спутниковые системы сегодня позволяют развивать наиболее информативные методы слежения за вулканической активностью, в том числе проводить детальное изучение событий и продуктов извержений вулканов. Основа успешного решения задач ИС VolSatView − обеспечение непрерывности и максимальной оперативности получения критически важных наблюдений, что с успехом реализовано разработчиками системы путем создания четырех информационных узлов и организации автоматической передачи данных между ними. Дальневосточный центр НИЦ «Планета», как один из таких узлов, обеспечивает прием и передачу спутниковой информации для формирования специализированных информационных продуктов, использующихся в VolSatView. Следует отметить, что объемы такой информации стремительно растут. Данные в систему поступают с российских спутников серий Метеор-М, Канопус-В и зарубежных - NOAA, Terra, Aqua, Suomi NPP. С 2016 г. осуществляется передача данных геостационарного японского спутника Himawari-8, поступающих каждые 10 минут. Данные Himawari-8 помогают исследовать быстропротекающие вулканические процессы, они положили начало разработке новых методик для обработки и анализа спутниковых данных: определение времени начала извержений; построение анимированных изображений, иллюстрирующих динамику извержений; анализ временных рядов данных, в частности, температуры термальных аномалий», − отметила Любовь Сергеевна Крамарева, директор ДЦ НИЦ Планета».

Прогноз перемещения пеплового облака вулкана Безымянный 28.05.2022 г. 
Моделирование выполнено в автоматизированной информационной системе Сигнал в Вычислительном центре ДВО РАН

Прогноз перемещения пеплового облака вулкана Безымянный 28.05.2022 г.
Моделирование выполнено в автоматизированной информационной системе Сигнал в Вычислительном центре ДВО РАН

Результаты моделирования распространения пеплового шлейфа вулкана Шивелуч 28.02.2015 г., визуализированные на спутниковом снимке NOAA-19 (4m5) от 02:41 UTC  28.02.2015 г. в информационной системе  VolSatView

Результаты моделирования распространения пеплового шлейфа вулкана Шивелуч 28.02.2015 г., визуализированные на спутниковом снимке NOAA-19 (4m5) от 02:41 UTC 28.02.2015 г. в информационной системе VolSatView

Уникальное явление извержений сразу трех вулканов Северной группы Камчатки было отслежено с помощью VolSatView 14-18 июня 2017 г. На фоне продолжающегося непрерывно с 1 июня умеренного эксплозивного извержения вулкана Ключевской с выносом пепла до 7-7.5 км над уровнем моря произошло два мощных пароксизмальных извержения вулканов Шивелуч (14 июня в 16:20 UTC) и Безымянный (16 июня в 04:53 UTC) с подъемом пепловых облаков до 12 км над уровнем моря.  По данным со спутника Himawari-8 создана анимационная картина этих событий, наглядно иллюстрирующая скоротечность мощных эксплозивных извержений и долговременность существования в атмосфере пепловых облаков, представляющих реальную опасность для авиатранспорта (Информационный сервис VSV).

Создание и развитие ИС VolSatView дало вулканологам небывалые возможности спутниковых наблюдений за вулканами Камчатки и Курил. В связи с тем, что характер  активности вулканов постоянно меняется, задача «как будет работать каждый вулкан России в будущем» остается актуальной. Чтобы решить ее и глубже понять происходящие вулканогенные процессы, определить потенциальную опасность каждого вулкана для населения и авиаперевозок, найти предвестники их эксплозивных извержений, разработчики VolSatView  продолжают тесно сотрудничать в направлении совершенствования системы, создания новых инструментов и новых возможностей для изучения вулканов Камчатки и Курил.


Вернуться к списку новостей раздела

Наверх