Ban đầu được phát triển để xác định máy bay tấn công trong Thế chiến thứ hai, ngày nay, công nghệ radar tiên tiến có thể phát hiện mục tiêu di chuyển rất khác: sự dịch chuyển của lớp vỏ Trái đất xảy ra chậm như sự phát triển của móng tay của bạn.
Dữ liệu radar từ các vệ tinh như ESA Lừa Envisat được sử dụng để xây dựng ‘giao thoa đồ họa cho thấy các chuyển động trên mặt đất có kích thước milimet. Những hình ảnh cầu vồng này cung cấp cho các nhà khoa học những hiểu biết mới về chuyển động kiến tạo và khả năng tăng cường tính toán các mối nguy hiểm phát sinh khi chuyển động chậm này tăng tốc, dưới dạng động đất hoặc hoạt động núi lửa.
Trọng tải mười dụng cụ trên Envisat bao gồm một thiết bị Radar khẩu độ tổng hợp tiên tiến (ASAR) được thiết kế để thu được hình ảnh radar của bề mặt Trái đất. Một phần của Envisatiến được giao nhiệm vụ nền tảng vì nó quay quanh thế giới cứ sau 100 phút là ưu tiên mua lại ASAR trên các vành đai địa chấn chiếm 15% bề mặt đất.
Vào thời điểm Envisat hoàn thành sứ mệnh năm năm danh nghĩa của mình, chúng ta sẽ có một số lượng hình ảnh thỏa đáng trên tất cả các vành đai địa chấn, Giáo sư Barry Parsons thuộc Trung tâm Quan sát và Mô hình hóa Động đất và Kiến tạo tại Đại học Oxford cho biết.
Để phát hiện biến dạng mặt đất tốt mà chúng tôi quan tâm, chúng tôi yêu cầu hình ảnh radar lặp lại của từng địa điểm. Sau đó, chúng tôi kết hợp các cặp hình ảnh lại với nhau bằng cách sử dụng một kỹ thuật gọi là giao thoa SAR hoặc viết tắt là InSAR, để hiển thị bất kỳ thay đổi nào giữa các lần mua lại. (Để biết thêm thông tin, xem liên kết: Giao thoa kế hoạt động như thế nào?)
Để đo chính xác sự tích tụ chậm của biến dạng khi các mảng kiến tạo di chuyển với nhau dọc theo vành đai địa chấn Trái đất, nhiều giao thoa được kết hợp, đòi hỏi nhiều hình ảnh SAR riêng lẻ.
Lý do cho điều này là để giảm thiểu bất kỳ sự can thiệp nào của khí quyển, liên quan đến tín hiệu biến dạng vỏ nhỏ mà chúng ta quan tâm, Pars thêm Parsons. Sử dụng dữ liệu từ người tiền nhiệm Envisat, ERS, nhóm của chúng tôi gần đây đã đo được sự di chuyển kiến tạo trên khắp miền tây Tây Tạng với độ chính xác vài mm mỗi năm. Kết quả cho thấy tỷ lệ trượt trên các đứt gãy lớn trong khu vực nhỏ hơn nhiều so với những gì đã nghĩ trước đây và cao nguyên Tây Tạng biến dạng như một chất lỏng.
InSAR cũng có thể được sử dụng để phân tích chuyển động mặt đất đột ngột hơn nhiều: các nhà nghiên cứu gần đây đã sử dụng dữ liệu Envisat để lập biểu đồ biến dạng mặt đất liên quan đến núi lửa Piton de la Fournaise cực kỳ hoạt động trên đảo R? Union ở Ấn Độ Dương và để xác định lỗi đó gây ra trận động đất Bam của Iran vào tháng 12 năm 2003.
Tìm lỗi sau thảm họa Bam
Hơn 26000 người đã thiệt mạng vào ngày 26 tháng 12 năm 2003, khi trận động đất quy mô 6,3 độ Richter tàn phá thị trấn ốc đảo Bam của Iran. Thành cổ của nó? chỉ định một di sản thế giới? sụp đổ thành đống đổ nát. Hiến chương về không gian và các thảm họa lớn đã được kích hoạt để tàu vũ trụ bao gồm Envisat có được hình ảnh để hỗ trợ các nỗ lực cứu trợ quốc tế.
Sau nhiệm vụ nền Envisat, một hình ảnh trước trận động đất đã được mua lại ở vùng lân cận Bam vào ngày 3 tháng 12 năm 2003, và điều này được kết hợp với hình ảnh sau trận động đất có được ngày 7 tháng 1 năm 2004? ngày mua lại sớm nhất có thể do phạm vi bảo hiểm toàn cầu 35 ngày của Envisat? để thực hiện InSAR.
Đây là lần đầu tiên dữ liệu Envisat được sử dụng để tạo ra giao thoa kế sau trận động đất lớn, ông Parsons, một thành viên của nhóm nghiên cứu về trận động đất Bam, bao gồm những người tham gia Khảo sát Địa chất Iran và Phòng thí nghiệm Động cơ phản lực của Hoa Kỳ.
Kết quả thật đáng ngạc nhiên, chứng minh rằng trong khi Bam nằm trong vành đai địa chấn, trận động đất đặc biệt này đã đến từ một điểm không ai ngờ tới. Iran giống như việc lấp đầy một chiếc bánh sandwich địa chất khi mảng Ả Rập tiến vào Á-Âu, và rất nhiều lỗi địa chấn xảy ra trong lãnh thổ của mình. Đáng chú ý nhất là đứt gãy Gowk nằm ở phía tây Bam đã có một vài trận động đất lớn diễn ra trong suốt hai thập kỷ qua.
Tuy nhiên, giao thoa kế Envisat cho thấy trận động đất Bam đã xảy ra do vỡ một lỗi chưa được phát hiện trước đó kéo dài dưới phần phía nam của thị trấn, sự tồn tại của nó bị bỏ lỡ bởi các cuộc khảo sát mặt đất. Lỗi xuất hiện dưới dạng một dải gián đoạn riêng biệt trong giao thoa kế, với chuyển động ở hai bên của nó, từ khoảng năm đến cao đến 30 cm.
Cũng như làm nổi bật những thay đổi bề mặt như vậy, kết quả InSAR có thể được sử dụng để gián tiếp nhìn xuống dưới mặt đất, với các mô hình phần mềm tính toán những gì xảy ra địa chất phù hợp với các sự kiện bề mặt. Với Bam, họ đã tìm thấy một vết trượt dài hơn hai mét đã diễn ra ở độ sâu trung bình 5,5 km, cùng với một loại lỗi khác biệt.
Đi vòng nữa
Vị trí tàu vũ trụ càng chính xác có thể được kiểm soát, đường cơ sở hình ảnh InSAR càng nhỏ - khoảng cách không gian giữa việc thu nhận hình ảnh ban đầu và theo dõi - và chất lượng của giao thoa kế cuối cùng càng tốt. Trong lần đầu tiên Envisat, Bam xem lại đường cơ sở đủ lớn để dữ liệu độ cao kỹ thuật số ERS cần thiết để trừ các hiệu ứng địa hình gây ra bởi góc nhìn bị thay đổi.
Tuy nhiên, đối với lần xem lại sau đó, 35 ngày sau, việc điều khiển tàu vũ trụ chính xác đến mức không cần phải bồi thường địa hình, đại diện cho một thành tựu hoạt động đáng gờm của Envisat.
Nhóm nghiên cứu Động lực bay của chúng tôi đã tính toán độ chính xác 93 cm bằng cách sử dụng kết quả xác định quỹ đạo chính xác từ DORIS (Doppler Orbitography và Radiopocationing Tích hợp bằng vệ tinh) và các quan sát phạm vi laser, ông Andreas Rudolph, người quản lý tàu vũ trụ Envisat nói.
Cần phải có các thao tác trên quỹ đạo đặc biệt để đạt được độ chính xác này, cùng với sự làm việc chăm chỉ của các đội tại Trung tâm điều hành không gian châu Âu (ESOC) tại Đức và Viện nghiên cứu vũ trụ châu Âu (ESRIN) ở Ý? chưa kể một chút may mắn!
Khảo sát một ngọn núi lửa đang hoạt động
Giao thoa kế radar được sử dụng để nghiên cứu động đất cũng như núi lửa - Envisat đã thu thập dữ liệu về một ví dụ cực kỳ sống động về sau.
Nằm ở độ cao 2631 mét so với Ấn Độ Dương, núi lửa Piton de la Fournaise không nằm dọc vành đai địa chấn hoặc ‘Vành đai Lửa Lửa liên kết nhưng? như Hawaii ở phía bên kia hành tinh? nó được đặt phía trên một magma ‘điểm nóng trong lớp phủ Trái đất.
Tổ chức Physut de Physique du Globe de Paris (IPGP) vận hành Đài quan sát núi lửa tại chỗ để theo dõi các vụ phun trào và hoạt động liên quan.
Chúng tôi đã quan sát ngọn núi lửa bazan này trong 25 năm qua? Đây là một trong những ngọn núi lửa hoạt động mạnh nhất trên thế giới, nhận xét Pierre Briole của IPGP. Trong sáu năm qua, đã có 13 lần phun trào, với thời gian trung bình là một tháng. Giữa năm 1992 và 1998 là khoảng thời gian yên tĩnh, trong khi tám vụ phun trào xảy ra trong khoảng thời gian từ 1984 đến 1992.
Các quá trình ngầm sâu thúc đẩy hoạt động núi lửa bề mặt? vết nứt dung nham và phun trào xảy ra do các kênh dung nham hoặc ‘đê điều kéo dài từ các khoang magma áp suất cao. Biến dạng mặt đất lên hoặc xuống trong vùng lân cận của núi lửa cung cấp cái nhìn sâu sắc về những gì đang diễn ra dưới lòng đất, nhưng cho đến gần đây, số lượng điểm mặt đất có thể đo được rất hạn chế.
Sau đó, thời gian của các thiết bị đo đạc trắc địa trên mặt đất phải mất vài tuần để đo tọa độ có lẽ là 20 điểm, với độ chính xác khoảng một centimet, ghi nhớ Briole. Sau đó, vào đầu những năm 1990, Hệ thống Định vị Toàn cầu (GPS) đã xuất hiện. Sử dụng GPS, chúng tôi có thể tăng số điểm được đo gấp mười lần trong một chiến dịch kéo dài một tuần, xuống độ chính xác đến nửa cm. Nhưng biến dạng mặt đất gây ra bởi một vụ phun trào thường cực kỳ cục bộ trong không gian và 200 điểm này được trải rộng trên khu vực núi lửa.
Phải mất một công nghệ dựa trên không gian khác để cải thiện GPS: các giao thoa của Piton de la Fournaise, dựa trên hơn 60 hình ảnh Envisat thu được trong năm ngoái. IPGP là một phần của nhóm sử dụng dữ liệu cũng bao gồm những người tham gia từ Blaise Pascal (Clermont-Ferrand II) và Đại học công đoàn R.
Chúng tôi rất may mắn với Piton de la Fournaise, bởi vì vị trí xa xôi của nó ở giữa đại dương có nghĩa là không có xung đột với các mục tiêu Envisat tiềm năng khác, và vì vậy chúng tôi có được nhiều vụ mua lại hơn hầu hết những người dùng hình ảnh ASAR khác, ông Bri Briole nói thêm . Cấm InSAR từ Envisat đã chứng minh một công cụ cực kỳ mạnh mẽ đối với chúng tôi, bởi vì nó cung cấp mật độ thông tin rất cao trên toàn bộ núi lửa.
Một số vụ phun trào mới diễn ra thường xuyên, các chiến dịch trên mặt đất của chúng tôi không thể theo kịp nhưng giao thoa kế cung cấp cho chúng tôi dữ liệu về mỗi lần phun trào. Và trong khi núi lửa là nơi rất khó để hoạt động? thường có tầm nhìn kém từ thời tiết và sườn phía đông rất dốc? tất cả các phần của núi lửa xuống đến thảm thực vật đều có thể truy cập bằng InSAR.
InSAR cho thấy một mô hình lạm phát mặt đất trong những tháng trước khi một vụ phun trào mới, khi áp lực trong buồng magma tăng lên. Sau một vụ phun trào, áp lực giảm và giảm phát xảy ra.
Cũng được tiết lộ là các biến dạng cục bộ xảy ra khi đê magma lan truyền và tiếp cận bề mặt. Mức độ biến dạng liên quan đến một vết nứt mới cho biết độ sâu mà nó bắt nguồn từ đâu? lạm phát càng rộng, đê càng xuống sâu.
Giám sát núi lửa InSAR lần đầu tiên được thiết lập bằng cách sử dụng dữ liệu ERS, tạo ra các giao thoa kế cho thấy Núi Ý hoạt động mạnh xuất hiện trên núi Etna xuất hiện để hít thở giữa các lần phun trào. Và các khảo sát giao thoa về các núi lửa dường như đã tuyệt chủng dọc theo các vùng xa xôi của dãy Andes đã cho thấy chuyển động mặt đất cho thấy một số trên thực tế vẫn còn hoạt động.
Có rất nhiều câu hỏi thú vị khi sử dụng kỹ thuật này, bao gồm câu hỏi liệu có thể dự đoán khi nào núi lửa sẽ phun trào hay không - và với các sự cố địa chấn thường xảy ra gần núi lửa - câu hỏi về hoạt động địa chấn và phun trào núi lửa được liên kết, thêm Briole.
Bây giờ, nhóm của chúng tôi quan tâm đến việc mô tả Piton de la Fournaise một cách chính xác nhất có thể, để hoàn thiện các kỹ thuật mà sau này chúng tôi có thể áp dụng cho các núi lửa ở nơi khác và nếu có thể để tăng số lượng mua lại để chứng minh rằng giám sát núi lửa của InSAR có tiềm năng hoạt động , cung cấp cảnh báo sớm cho các cơ quan bảo vệ dân sự.
Nguồn gốc: ESA News Release
