Nota Editor: Dalam siri mingguan ini, LiveScience meneroka bagaimana teknologi memacu penerokaan saintifik dan penemuan.
Pemantauan gunung berapi adalah pertunjukan yang sukar. Anda perlu tahu apa yang sedang berlaku - tetapi terlalu dekat adalah cadangan yang mematikan.
Nasib baik, teknologi telah menjadikannya lebih mudah daripada sebelumnya untuk mengekalkan tab di gunung-gunung magma dan abu-memuntahkan di seluruh dunia. Kebanyakan teknologi ini membolehkan penyelidik untuk kembali (walaupun menonton gunung berapi dari angkasa) sambil mengawasi aktiviti gunung berapi. Sesetengah teknologi ini juga dapat menembusi puncak gunung berapi awan, yang membolehkan para penyelidik melihat "perubahan" tanah yang dapat menandakan letusan yang berlaku atau keruntuhan kubah lava berbahaya.
"Anda ingin mempunyai banyak sumber maklumat untuk memaksimumkan keupayaan anda untuk memahami apa yang sedang berlaku," kata Geoff Wadge, pengarah Pusat Sains Sistem Alam Sekitar di Universiti Reading di United Kingdom.
Pekerjaan gassy
Pemantauan gunung berapi digunakan untuk mendapatkan but di atas tanah. Kerja lapangan orang lain masih berlaku hari ini, tentu saja, tetapi kini para saintis mempunyai alat yang jauh lebih jauh untuk mengesan perubahan sepanjang waktu.
Sebagai contoh, para penyelidik pada satu masa terpaksa mengerahkan ke lubang gas gunung berapi, menarik botol untuk menangkap gas, dan kemudian menghantar botol yang dimeteraikan ke makmal untuk dianalisis. Teknik itu memakan masa dan berbahaya, memandangkan banyak gas gunung berapi mematikan. Sekarang, saintis lebih kerap beralih kepada teknologi untuk pekerjaan kotor ini. Sebagai contoh, spektrometer ultraviolet, mengukur jumlah cahaya ultraviolet dari cahaya matahari yang diserap oleh bulu vulkanik. Pengukuran ini membolehkan penyelidik menentukan jumlah sulfur dioksida di awan.
Alat lain yang digunakan di Balai Cerap Volcano Hawaii sejak tahun 2004, adalah spektrometer Transform Fourier, yang berfungsi sama tetapi menggunakan cahaya inframerah dan bukan ultraviolet. Dan salah satu helah terbaru yang mengamati spektrometri ultraviolet dengan fotografi digital, menggunakan kamera yang dapat menangkap beberapa ukuran gas setiap minit di lapangan. Semua maklumat gas ini membantu penyelidik memikirkan berapa banyak magma berada di bawah gunung berapi dan apa yang dilakukan oleh magma.
Pergerakan mengukur
Teknik berteknologi tinggi lain mengesan pergerakan tanah yang dicetuskan gunung berapi. Pembentukan tanah di sekitar gunung berapi boleh menandakan letusan yang akan berlaku, seperti yang dapat terjadi gempa bumi. Balai Cerap Volcano Hawaii mempunyai lebih daripada 60 pergerakan sistem pengesan kedudukan GPS (GPS) yang mengesan pergerakan di tapak gunung berapi aktif negeri ini. Sensor GPS ini tidak jauh berbeza dengan sistem navigasi kereta anda atau di dalam telefon anda, tetapi ia lebih sensitif.
Tiltometer, yang betul-betul seperti apa yang mereka kedengaran, mengukur bagaimana tanah berlutut di kawasan gunung berapi, tanda lain yang mengatakan sesuatu mungkin kacau di bawah tanah.
Mempunyai mata di langit sangat berguna untuk mengesan perubahan gunung berapi juga. Imej satelit boleh mendedahkan perubahan ketinggian minit di atas tanah. Satu teknik popular, yang dikenali sebagai radar bukaan sintetik interferometrik (atau InSAR), melibatkan dua atau lebih imej satelit yang diambil dari tempat yang sama di orbit pada masa yang berlainan. Perubahan dalam seberapa pantas isyarat radar satelit melantun ke angkasa lepas mendedahkan ubah bentuk halus di permukaan Bumi. Menggunakan data ini, saintis boleh membuat peta yang menunjukkan perubahan tanah ke sentimeter.
Satelit hanya melepasi gunung berapi setiap kali, bagaimanapun, mengehadkan pandangan setiap 10 hari, kata Wadge kepada LiveScience. Untuk mengimbangi, para penyelidik kini mengerahkan radar berasaskan darat, sama seperti radar yang digunakan untuk mengesan cuaca, untuk mengawasi aktiviti gunung berapi. Wadge dan rakan-rakannya telah membangunkan satu alat, yang dikenali sebagai topografi gunung berapi topografi bencana (ATVIS), yang menggunakan gelombang dengan frekuensi hanya milimeter untuk menembusi awan yang sering menyelubungi puncak gunung berapi dari pandangan. Dengan ATVIS, saintis boleh "menonton" pembentukan kubah lava, atau pembengkakan secara beransur-ansur yang semakin meningkat, ke atas gunung berapi.
"Kubah lava sangat berbahaya, kerana mereka mencurahkan lava yang sangat likat itu dalam longgokan besar, dan akhirnya ia runtuh. Dengan melakukan itu, ia menghasilkan aliran piroklastik," kata Wadge.
Aliran Pyroclastic adalah sungai yang mematikan dan cepat bergerak dari batu panas dan gas yang dapat membunuh ribuan dalam beberapa minit.
Wadge dan rakannya sedang menguji ATVIS di pulau Montserrat yang aktif secara gunung berapi. Sejak tahun 1995, gunung berapi Soufriere Hills di pulau itu telah secara berkala meletus.
Pengukuran radar juga boleh mengesan aliran lava lebur dari angkasa, kata Wadge. Walaupun pas satelit mungkin berlaku hanya beberapa hari, instrumen radar dapat menentukan lokasi ke beberapa kaki (1 hingga 2 meter). Meletakkan bersama-sama imej yang diambil dari ruang aliran lava yang bergerak perlahan boleh mendedahkan urutan "gaya-filem" bagaimana aliran itu memajukan, kata Wadge.
Teknologi canggih
Semakin ramai saintis beralih kepada pesawat tanpa pemandu untuk menghampiri gunung berapi sambil mengekalkan manusia dari bahaya. Pada bulan Mac 2013, NASA menerbangkan 10 pesawat kawalan jauh tanpa kawalan jauh ke dalam bulu gunung Turrialba di Costa Rica. Dron 5 pound (2.2 kilogram) membawa kamera video penggambaran di kedua-dua cahaya yang boleh dilihat dan inframerah, sensor sulfur dioksida, sensor zarah dan botol sampling udara. Matlamatnya ialah menggunakan data dari plum untuk meningkatkan ramalan komputer terhadap bahaya gunung berapi seperti "suara" atau asap gunung berapi toksik.
Sekali-sekala, teknologi juga dapat menangkap letusan yang tidak akan dilihat oleh pihak lain. Pada bulan Mei, gunung berapi Cleveland jauh Alaska meletupkan puncaknya. Gunung berapi ini berada di Kepulauan Aleutian, begitu jauh sehingga tiada pemantauan rangkaian seismik untuk letupan. Tetapi letusan boleh mengganggu perjalanan udara, jadi sangat penting bahawa para penyelidik tahu bila letupan berlaku. Untuk memantau gunung berapi Cleveland yang sibuk, saintis di Balai Cerap Volcano Alaska menggunakan infrasound untuk mengesan gegaran frekuensi rendah di bawah jangkauan pendengaran manusia. Pada 4 Mei, teknik ini membolehkan para saintis mengesan tiga letupan dari gunung berapi yang gelisah.
Dalam satu lagi kes pengesanan gunung berapi terpencil, pada Ogos 2012, sebuah kapal di Tentera Laut Diraja New Zealand melaporkan sebuah pulau apung yang berukuran mengukur sejauh 300 batu (482 km) di Pasifik Selatan. Asal-usul bukit itu mungkin akan tetap menjadi misteri, tetapi ahli volkologi Erik Klemetti dari Denison University dan penglihatan NASA Robert Simmon pergi berlumba untuk sumbernya. Kedua-dua saintis ini mencari bulan-bulan gambar satelit dari satelit Terra dan Aqua NASA dan mendapati tanda letusan pertama: air abu-abu dan bulu gunung berapi di sebuah gunung berapi bawah tanah yang dipanggil Havre Seamount pada 19 Julai 2012.
"Jika anda tidak tahu di mana hendak melihat, anda akan terlepasnya," kata Klemetti kepada LiveScience. Imej satelit, bersama dengan kemajuan teknologi lain, telah membolehkan ahli-ahli gunung api mengesan lebih banyak letusan daripada sebelumnya, katanya.
"Kembali 25 tahun yang lalu, terdapat banyak tempat di mana kita tidak akan mempunyai sebarang petunjuk bahawa letusan berlaku," kata Klemetti.
