Γιατί είναι δύσκολη η πρόβλεψη εκρήξεων ηφαιστείου
Η καλντέρα του ηφαιστείου Πολυβώτη, Ιταλική Γεωγραφική Υπηρεσία, δεκαετία ΄30.
Μια νέα μέθοδος που ονομάζεται «Jerk» μπορεί να ανιχνεύσει απίστευτα ανεπαίσθητες κινήσεις του εδάφους που προκαλούνται από την άνοδο του μάγματος, προσφέροντας έγκαιρες προειδοποιήσεις για ηφαιστειακές εκρήξεις. Σε μια δοκιμή που διήρκεσε μια δεκαετία, προέβλεψε με επιτυχία το 92% των εκρήξεων σε ένα από τα πιο ενεργά ηφαίστεια στον κόσμο.
Ανακαλύφθηκε ένα μικροσκοπικό σήμα που στέλνουν τα ηφαίστεια πριν εκραγούν.
Επιστήμονες έχουν αναπτύξει έναν απλό νέο ανιχνευτή σήματος «Jerk» που μπορεί να προειδοποιεί για ηφαιστειακές εκρήξεις ώρες πριν συμβούν.
Μια νέα μέθοδος ανίχνευσης που ονομάζεται «Jerk» θα μπορούσε να βελτιώσει δραματικά τον τρόπο με τον οποίο οι επιστήμονες προβλέπουν τις ηφαιστειακές εκρήξεις. Χρησιμοποιώντας ένα μόνο σεισμόμετρο ευρείας ζώνης, το σύστημα μπορεί να ανιχνεύσει εξαιρετικά ανεπαίσθητες κινήσεις του εδάφους που προκαλούνται από το μάγμα που ωθείται στο υπέδαφος—συχνά ώρες πριν από την έναρξη μιας έκρηξης. Δοκιμασμένο για περισσότερο από μια δεκαετία στο ηφαίστειο Piton de la Fournaise στη Ρεϋνιόν, το εργαλείο προέβλεψε με επιτυχία το 92% των εκρήξεων μεταξύ 2014 και 2023, δίνοντας μερικές φορές έως και οκτώ ώρες προειδοποίησης.
Νέο σήμα θα μπορούσε να προβλέψει εκρήξεις ηφαιστείου
Η έγκαιρη πρόβλεψη ηφαιστειακών εκρήξεων ώστε να προειδοποιούνται οι αρχές και οι κοντινές κοινότητες παραμένει μια από τις μεγαλύτερες προκλήσεις στην ηφαιστειολογία. Μια μελέτη που δημοσιεύτηκε στο Nature Communications περιγράφει μια νέα τεχνική ανίχνευσης που ονομάζεται «Jerk», η οποία αναπτύχθηκε από ερευνητές και μηχανικούς του Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP) και του Κέντρου Γεωεπιστημών Helmholtz του GFZ. Η μέθοδος βασίζεται σε ένα μόνο σεισμόμετρο ευρείας ζώνης για την ανίχνευση εξαιρετικά ανεπαίσθητων κινήσεων εδάφους που συνδέονται με διεισδύσεις μάγματος βαθιά στο υπέδαφος.
Αυτά τα αμυδρά σήματα μπορούν να αποκαλύψουν τα πρώτα στάδια της ηφαιστειακής δραστηριότητας σε πραγματικό χρόνο. Η ερευνητική ομάδα δοκίμασε τη μέθοδο για 10 χρόνια σε ένα ηφαιστειακό παρατηρητήριο στο νησί Ρεϋνιόν. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, το σύστημα προέβλεψε με επιτυχία το 92% των 24 εκρήξεων που σημειώθηκαν μεταξύ 2014 και 2023. Οι χρόνοι προειδοποίησης κυμαίνονταν από λίγα λεπτά έως και 8 ώρες πριν από την έναρξη μιας έκρηξης. Περίπου το 14% των ειδοποιήσεων δεν οδήγησαν σε εκρήξεις. Ωστόσο, αυτές οι ειδοποιήσεις ανίχνευσαν κινήσεις μάγματος κάτω από το ηφαίστειο. Επειδή απαιτεί σχετικά λίγο εξοπλισμό, το σύστημα Jerk θα μπορούσε να γίνει ένα σημαντικό εργαλείο έγκαιρης προειδοποίησης, ιδιαίτερα για ηφαίστεια που δεν παρακολουθούνται στενά.
Γιατί είναι δύσκολη η πρόβλεψη εκρήξεων ηφαιστείου
Τα ηφαίστεια συχνά εμφανίζουν προειδοποιητικά σημάδια πριν από την έκρηξή τους. Αυτά μπορεί να περιλαμβάνουν αυξημένη σεισμική δραστηριότητα, παραμόρφωση του εδάφους και αλλαγές στις εκπομπές ή τη σύνθεση των ηφαιστειακών αερίων. Ενώ αυτά τα σήματα είναι γνωστά, η ακριβής ερμηνεία τους παραμένει δύσκολη. Οι επιστήμονες εξακολουθούν να δυσκολεύονται να προσδιορίσουν ακριβώς πότε θα συμβεί μια έκρηξη, πόσο θα διαρκέσει και πόσο ισχυρή μπορεί να είναι.
Οι ψευδείς συναγερμοί αποτελούν επίσης σοβαρό πρόβλημα. Οι λανθασμένες προειδοποιήσεις μπορούν να προκαλέσουν δαπανηρές εκκενώσεις, οικονομικές αναταραχές και δυσπιστία του κοινού στα συστήματα παρακολούθησης. Ως αποτέλεσμα, η βελτίωση της αξιοπιστίας των προβλέψεων για τις εκρήξεις αποτελεί σημαντικό στόχο για τους επιστήμονες που μελετούν τους ηφαιστειακούς κινδύνους.
Ανίχνευση ανεπαίσθητης κίνησης εδάφους από το ανοδικό μάγμα
Πολλές προηγούμενες προσεγγίσεις στην πρόβλεψη εκρήξεων βασίζονται στην πιθανοτική ανάλυση, που σημαίνει ότι αναζητούν στατιστικές σχέσεις σε μεγάλα σύνολα δεδομένων παρακολούθησης. Αντίθετα, η νέα προσέγγιση που αναπτύχθηκε από μια ομάδα με επικεφαλής τον Δρ. François Beauducel από το Institut de Physique du Globe de Paris και τον Δρ. Philippe Jousset από το Κέντρο Γεωερευνών GFZ Helmholtz στο Πότσνταμ επικεντρώνεται στην άμεση ανίχνευση φυσικών σημάτων που σχετίζονται με την κίνηση του μάγματος.
Η μέθοδος «Jerk» αναγνωρίζει εξαιρετικά μικρές κινήσεις εδάφους που συμβαίνουν όταν το μάγμα εισχωρεί στον φλοιό. Αυτά τα σήματα εμφανίζονται ως μεταβατικά φαινόμενα πολύ χαμηλής συχνότητας, δηλαδή σήματα μετάβασης ή καθίζησης που καταγράφονται σε οριζόντια κίνηση εδάφους, συμπεριλαμβανομένης τόσο της επιτάχυνσης όσο και της κλίσης. Σύμφωνα με τους ερευνητές, αυτά τα σήματα πιθανότατα προέρχονται από δυναμικές διεργασίες θραύσης πετρωμάτων που λαμβάνουν χώρα πριν από μια έκρηξη.
Οι επιστήμονες εντόπισαν για πρώτη φορά αυτά τα σήματα πριν από περισσότερο από μια δεκαετία, αναλύοντας εκτεταμένα σύνολα δεδομένων από προηγούμενες εκρήξεις του ηφαιστείου Piton de la Fournaise στη Ρεϋνιόν. Τα σήματα είναι εξαιρετικά μικρά, μετρώντας μόνο μερικά νανόμετρα ανά δευτερόλεπτο σε κύβο (nm/s3 ) . Παρόλα αυτά, μπορούν να ανιχνευθούν με ένα μόνο σεισμόμετρο πολύ ευρείας ζώνης.
Το σύστημα περιλαμβάνει εξειδικευμένη επεξεργασία δεδομένων που διορθώνει, δηλαδή, παράγοντες όπως οι παλίρροιες. Όταν το χαρακτηριστικό σήμα υπερβεί ένα συγκεκριμένο όριο, το αυτοματοποιημένο σύστημα εκπέμπει αμέσως μια ειδοποίηση.
Μια δεκαετία παρακολούθησης ηφαιστείων σε πραγματικό χρόνο
Το σύστημα εγκαταστάθηκε τον Απρίλιο του 2014 στο ηφαιστειακό παρατηρητήριο Piton de la Fournaise, το οποίο λειτουργεί από το Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP) του Πανεπιστημίου Cité Paris (OVPF-IPGP, Νήσος Ρεϋνιόν). Το εργαλείο λειτουργεί ως αυτοματοποιημένο στοιχείο του συστήματος παρακολούθησης WebObs και χρησιμοποιεί δεδομένα από έναν σεισμολογικό σταθμό ευρείας ζώνης που ανήκει στο παγκόσμιο δίκτυο Geoscope και βρίσκεται 8 χλμ. από την κορυφή του ηφαιστείου (Rivière de l'Est).
Η πρώτη ειδοποίηση έγινε στις 20 Ιουνίου 2014. Το σύστημα εξέδωσε προειδοποίηση 1 ώρα και 2 λεπτά πριν από την έναρξη της έκρηξης.
Κατά την επόμενη δεκαετία, το σύστημα ανίχνευσης Jerk λειτούργησε συνεχώς. Παρήγαγε αυτόματες ειδοποιήσεις για το 92% των 24 εκρήξεων που καταγράφηκαν μεταξύ 2014 και 2023. Ανάλογα με το συμβάν, εκδόθηκαν προειδοποιήσεις από λίγα λεπτά έως 8,5 ώρες πριν το μάγμα φτάσει στην επιφάνεια.
Το Πιτόν ντε λα Φουρνέζ είναι ένα από τα ηφαίστεια που παρακολουθούνται περισσότερο στον κόσμο, καθιστώντας το ιδανική τοποθεσία για τη δοκιμή της νέας μεθόδου. Οι επιστήμονες μπόρεσαν να επιβεβαιώσουν τις ειδοποιήσεις Jerk χρησιμοποιώντας άλλους δείκτες παρακολούθησης, όπως σεισμικότητα, παραμόρφωση εδάφους και μετρήσεις ηφαιστειακών αερίων. Αυτές οι ανεξάρτητες παρατηρήσεις επιβεβαίωσαν ότι είχαν λάβει χώρα διεισδύσεις μάγματος και ότι η πιθανότητα έκρηξης ήταν υψηλή. Το σύστημα αξιολογήθηκε επίσης χρησιμοποιώντας ιστορικά δεδομένα από 24 εκρήξεις μεταξύ 1998 και 2010, όπου το σήμα Jerk εμφανιζόταν σταθερά πριν από τα εκρηκτικά γεγονότα.
«Η μεγάλη πρωτοτυπία αυτής της εργασίας έγκειται στο γεγονός ότι η μέθοδος Jerk δοκιμάστηκε και επικυρώθηκε σε πραγματικό χρόνο με αυτόματο και μη επιβλεπόμενο τρόπο για περισσότερα από 10 χρόνια και όχι σε μετεπεξεργασία δεδομένων όπως συμβαίνει στη συντριπτική πλειοψηφία των μελετών για τους προδρόμους εκρήξεων που έχουν δημοσιευτεί στη βιβλιογραφία», εξηγεί ο Δρ. Philippe Jousset, συν-συγγραφέας της μελέτης και επιστήμονας στο GFZ-Section 2.2 Geophysical Imaging.
Κατανόηση των ψευδώς θετικών ειδοποιήσεων
Παρόλο που το σύστημα είχε καλή συνολική απόδοση, ορισμένες ειδοποιήσεις δεν οδήγησαν σε εκρήξεις. Αυτά τα «ψευδώς θετικά» εμφανίστηκαν στο 14% των περιπτώσεων όταν το σύστημα σήμανε συναγερμό. Ωστόσο, περαιτέρω ανάλυση έδειξε ότι αυτά τα συμβάντα δεν ήταν τυχαία σφάλματα. Αντίθετα, αντιστοιχούσαν σε γνήσιες διεισδύσεις μάγματος που τελικά δεν προκάλεσαν εκρήξεις. Οι επιστήμονες μερικές φορές αναφέρονται σε αυτά τα συμβάντα ως «ματαιωμένες εκρήξεις».
Πρόσθετες παρατηρήσεις, όπως η σεισμική δραστηριότητα, η παραμόρφωση του εδάφους και οι μετρήσεις ηφαιστειακών αερίων, επιβεβαίωσαν την παρουσία μάγματος κάτω από το ηφαίστειο κατά τη διάρκεια αυτών των ειδοποιήσεων. «Εκτός από την αποτελεσματικότητα της ειδοποίησης Jerk για εκρήξεις, το εργαλείο αποδεικνύεται ένας τέλειος και σαφής ανιχνευτής μαγματικών διεισδύσεων», συνεχίζει ο Philippe Jousset.
Ένα πρόσφατο παράδειγμα συνέβη κατά τη διάρκεια μιας σεισμικής κρίσης στο Piton de la Fournaise στις 5 Δεκεμβρίου 2025. Παράλληλα με τις μικρές αλλαγές παραμόρφωσης και τις ανωμαλίες του αερίου, οι επιστήμονες κατέγραψαν ένα ασθενές σήμα Jerk που μετρούσε μόνο 0,1 nm/s3 . Αυτό το σήμα επιβεβαίωσε ότι το μάγμα είχε εισχωρήσει κάτω από το ηφαίστειο.
Δοκιμή της μεθόδου σε άλλα ηφαίστεια
Μετά από περισσότερο από μια δεκαετία συνεχούς παρακολούθησης σε πραγματικό χρόνο στη Λα Ρεϋνιόν, οι ερευνητές πιστεύουν ότι το σύστημα Jerk θα μπορούσε να χρησιμεύσει ως ένα πρακτικό εργαλείο έγκαιρης προειδοποίησης για άλλα ηφαίστεια, ιδιαίτερα για εκείνα με περιορισμένη υποδομή παρακολούθησης.
Η ομάδα σχεδιάζει να επεκτείνει τις δοκιμές της μεθόδου σε επιπλέον ενεργά ηφαίστεια. Ένας από τους πρώτους στόχους θα είναι η Αίτνα στην Ιταλία. Το έργο "POS4dyke" θα αναπτύξει ένα νέο δίκτυο σεισμομέτρων ευρείας ζώνης από το Γεωφυσικό Ινστιτούτο GIPP του Πότσνταμ για την ανίχνευση σημάτων Jerk. Η εγκατάσταση αναμένεται να ξεκινήσει το 2026 σε συνεργασία με το INGV (Ιταλία).
Το έργο θα συνδεθεί επίσης με το έργο SAFAtor, το οποίο διερευνά πώς τα καλώδια οπτικών ινών μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη βελτίωση των συστημάτων έγκαιρης προειδοποίησης για σεισμούς και ηφαιστειακές εκρήξεις. Μαζί, αυτές οι προσπάθειες θα μπορούσαν να ενισχύσουν σημαντικά την ικανότητα των επιστημόνων να ανιχνεύουν και να προβλέπουν την ηφαιστειακή δραστηριότητα σε όλο τον κόσμο.
Γεωδίφης με πληροφορίες από τη σελίδα GFZ Helmholtz-Zentrum für Geoforschung
περισσότερα,
GFZ Helmholtz-Zentrum für Geoforschung
https://www.sciencedaily.com/releases/2026/03/260315004411.htm