Long-term seismic background level variations are consistent with volcanic activity at Kusatsu-Shirane volcano, Japan
Deze studie toont aan dat het analyseren van langetermijn seismische achtergrondniveaus over een periode van 20 jaar bij de Kusatsu-Shirane vulkaan effectief vulkanische activiteit onthult, inclusclusief vloeistofaanvoer en onrustperioden, zelfs wanneer traditionele seismische of deformatiesignalen zwak of afwezig zijn.
Oorspronkelijk artikel gelicentieerd onder CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Dit is een AI-gegenereerde uitleg van het onderstaande artikel. Het is niet geschreven of goedgekeurd door de auteurs. Raadpleeg het oorspronkelijke artikel voor technische nauwkeurigheid. Lees de volledige disclaimer
Vulkanen zijn niet louter bergen die uitbarsten; het zijn complexe, ademende systemen waar hitte, gas en water diep onder de grond met elkaar interageren lang voordat het oppervlak enig teken van problemen vertoont. Voor wetenschappers die proberen te voorspellen wanneer een vulkaan wakker kan worden, is de uitdaging vaak het vinden van een signaal in de ruis. De grond is nooit echt stil; ze bromt met de constante, laagfrequente trillingen van wind, oceangolven en menselijke activiteit. Dit achtergrondgezoem maskeert gewoonlijk de zwakke, subtiele trillingen die kunnen aangeven dat een vulkaan zich voorbereidt op een uitbarsting. Om de toekomst van een vulkaan te zien, moeten onderzoekers leren luisteren naar deze stille fluisteringen die verborgen liggen in het gebrul van de aarde.
Bij Kusatsu-Shirane, een actieve vulkaan in centraal Japan, heeft een team van onderzoekers twee decennia lang naar deze fluisteringen geluisterd. Deze vulkaan staat bekend om plotselinge, door stoom gedreven explosies die phreatische erupties worden genoemd, welke plaatsvinden wanneer grondwater in contact met heet gesteente plotseling in stoom verandert. Deze gebeurtenissen kunnen met weinig waarschuwing optreden, waardoor het bestuderen van de stille periodes cruciaal is. De onderzoekers concentreerden zich op een specifieke meting genaamd het seismische achtergrondniveau. Beschouw dit als het basisvolume van het gezoem van de aarde. Door statistisch meer dan twintig jaar aan continue opnames te analyseren van sensoren die nabij de hoofdkrater van de vulkaan zijn begraven, waren zij in staat om de willekeurige ruis weg te filteren en de constante, onderliggende trilling van de grond zelf te isoleren. Ze ontdekten dat dit achtergrondgezoem niet constant blijft; het stijgt en daalt op manieren die een verhaal vertellen over wat er diep onder de krater gebeurt.
De studie onthulde dat deze achtergrondtrilling een gevoelige barometer is voor vulkanische activiteit. Tijdens twee belangrijke perioden van onrust in 2014 en 2018 werd het achtergrondgezoem aanzienlijk luider. De timing van deze toename bood echter een verrassende wending. In 2014 begon het gezoem pas te stijgen nadat de vulkaan al was begonnen met het produceren van frequentere aardbevingen. De trilling leek een reactie te zijn op de activiteit die al was begonnen. In contrast hiermee, tijdens de onrust in 2018, begon het achtergrondgezoem maanden voordat de aardbevingen frequent werden. Deze vroege waarschuwing suggereert dat het interne systeem van de vulkaan veranderde op een manier die de standaard aardbevingsmonitors nog niet hadden gedetecteerd. De onderzoekers merkten ook op dat het "geluid" van de trilling veranderde afhankelijk van welke sensoren luisterden. In 2014 leken de trillingen van één locatie te komen, terwijl in 2018 de bron naar een andere plek dichter bij de krater leek te zijn verschoven. Dit verschil impliceert dat de vulkaan niet elke keer op dezelfde manier ontwaakt; het pad dat de hitte en het gas naar het oppervlak nemen, kan variëren.
Zelfs wanneer de vulkaan niet in een staat van hoge alertheid was, vertelde het achtergrondgezoem nog steeds een verhaal. De onderzoekers ontdekten dat de trillingsniveaus stegen en daalden in synchronisatie met kleine, zichtbare veranderingen aan het oppervlak, zoals het veranderen van de kleur van het water in het kratermeer of het verschijnen van nieuwe stoomopeningen. Deze subtiele verschuivingen, die door andere monitoringsmethoden gemist zouden kunnen worden, kwamen duidelijk tot uiting in de seismische gegevens. Het team concludeerde dat deze trillingen waarschijnlijk worden veroorzaakt door de beweging van vulkanische vloeistoffen — heet water en gas — die interageren met het ondiepe grondwatersysteem onder de krater. Terwijl deze vloeistoffen bewegen en bubbelen, genereren ze een continue, laagfrequente trilling die de sensoren kunnen oppikken.
De betekenis van dit werk ligt in het vermogen om het onzichtbare te zien. Door het achtergrondgezoem te volgen, kunnen wetenschappers de aanwezigheid van vulkanische vloeistoffen detecteren, zelfs wanneer er geen sterke aardbevingen of bodemvervormingen zijn die gevaar signaleren. De studie suggereert dat deze methode een nieuwe, betrouwbare manier biedt om de gezondheid van een vulkaan over lange perioden te monitoren. Het laat zien dat het stille gezoem van de aarde niet slechts ruis is die genegeerd moet worden, maar een vitaal signaal dat de verborgen bewegingen van magma en gas kan onthullen lang voordat een ramp toeslaat. Voor de mensen die nabij Kusatsu-Shirane wonen, en voor vulcanologen overal, kan het leren lezen van deze subtiele taal van de grond het verschil betekenen tussen een verrassingsexplosie en een tijdige waarschuwing.
Verdrinkt u in papers in uw vakgebied?
Ontvang dagelijkse digests van de nieuwste papers die bij uw onderzoekswoorden passen — met technische samenvattingen, in uw taal.