Спутники Landsat отслеживают подземное тепло Йеллоустоуна

Национальный парк Йеллоустоун расположен над обширным древним и до сих пор активным вулканом. Тепло, исходящее от его подземной магматической камеры, питает знаменитые объекты парка — более 10 000 горячих источников, грязевых котлов, террас и гейзеров, включая Олд-Фейтфул.

Однако планы энергетических компаний по освоению геотермальных ресурсов прямо за границами парка вызывают опасения, что знаменитый гейзер может лишиться своей энергии. Геолог парка Шерил Яворовски отмечает, что развитие геотермальной энергетики неизбежно, но оно ставит перед Службой национальных парков серьезные вопросы по мониторингу и защите уникального ландшафта Йеллоустоуна.

В рамках новой программы мониторинга, запущенной в 2005 году, парк финансировал исследование Рика Лоуренса и Шеннон Сэвидж. Ученые применили новый подход, используя данные спутников Landsat в видимом и тепловом диапазонах, чтобы получить общую картину геотермальной активности. Их работа была представлена на конференции Американского геофизического союза в Сан-Франциско. Как поясняет Яворовски, цель — увидеть «лес, а не отдельные деревья», то есть всю геотермальную систему парка.

Спутники Landsat, находящиеся на высоте 438 миль, десятилетиями собирают огромный массив данных о земной поверхности. Их тепловые датчики регистрируют энергию, повторно излучаемую Землей после поглощения солнечного света. Однако в Йеллоустоуне общий сигнал включает и собственное геотермальное тепло планеты. Лоуренс отмечает, что выделить именно геотермальную составляющую очень сложно, так как она составляет лишь малую долю от общего теплового потока, на который влияют температура воздуха, растительность и влажность почвы.

Для оценки изменений в геотермальной системе ученые проанализировали по одному снимку в год за период с 1986 по 2007 год. Вычитая среднегодовые значения поверхностного тепла, они смогли выделить изменения, предположительно связанные с геотермальной активностью. Эти данные затем сравнивались с известными событиями в парке. Например, угасание террас Минервы в 1999 году, когда прекратился поток горячей воды, четко отразилось в снижении теплового излучения на спутниковых снимках.

Однако не все изменения были ожидаемыми. После геотермального взрыва у гейзера Джуэл, вопреки ожиданиям, данные Landsat показали сначала падение, а затем рост температуры. Причины этого остаются неясными, так как наземные измерения в тот момент не проводились.

На данном этапе проекта спутниковые данные могут сигнализировать управляющим парка о значительных изменениях в геотермальных зонах, но не всегда объясняют их причину или точное местоположение. Один из ограничивающих факторов — размер теплового пикселя Landsat, составляющий 120 метров, что намного больше многих отдельных геотермальных объектов парка. Тем не менее, долгосрочный архив данных Landsat, ведущийся с 1984 года, позволяет ученым искать взаимосвязи между различными участками под землей. Например, анализ не выявил схожих тенденций у бассейна гейзеров Норрис и горячих источников Маммот, что ставит под вопрос давнее предположение об их подземной связи.

Как отмечает геолог Яворовски, использование спутников для мониторинга геотермальной активности Йеллоустоуна находится на ранней стадии. Основная задача на будущее — улучшить разделение геотермального и солнечного сигналов, например, путем анализа ночных снимков. Следующий спутник Landsat Data Continuity Mission, запуск которого запланирован на начало 2013 года, оснащен новым тепловым инструментом и сможет продолжить сбор ценных данных в следующем десятилетии.