Исследователи анализируют вулканические газы с помощью сверхлегких сенсорных систем

Основными газами, выделяемыми вулканами, являются водяной пар, диоксид углерода и диоксид серы. Их анализ — один из лучших способов получения информации о вулканических системах и протекающих магматических процессах. Соотношение уровней CO₂ и SO₂ может даже указывать на вероятность надвигающегося извержения. Для доставки необходимых аналитических систем к месту активности используют дроны. Однако из-за их размеров транспортировка к местам работы до сих пор требовала значительных затрат.

Группа под руководством профессора Торстена Хоффманна из Университета Йоханнеса Гутенберга в Майнце оценила потенциал использования небольшого портативного наблюдательного дрона в удаленных регионах. Эта компактная система может быть доставлена пешком в труднодоступные места. Кроме того, для её работы в качестве воздушной наблюдательной платформы требуются минимальные лётные и административные приготовления.

Выбросы газов — один из немногих химических сигналов, свидетельствующих о процессах в магматических системах глубоко под поверхностью. Исследователи давно предполагают, что анализ таких эмиссий может сыграть ключевую роль в улучшении прогнозирования извержений. Особенно перспективным параметром для мониторинга изменений вулканической активности является соотношение концентраций CO₂ и SO₂. Изменения этого соотношения наблюдались непосредственно перед извержениями нескольких вулканов, включая Этну.

Практическая задача составления непрерывных временных рядов состава газов представляет сложность. Прямой ручной отбор проб опасен и трудоёмок, а стационарное оборудование часто не регистрирует репрезентативные данные из-за смены направления ветра. Измерительные дроны преодолевают эти проблемы и уже используются для измерения химических характеристик вулканических газов, снижая риск для вулканологов и обеспечивая доступ к труднодоступным источникам выбросов.

«Именно поэтому небольшие, легко транспортируемые дроны являются необходимым условием, если мы хотим добраться до изолированных или труднодоступных вулканических объектов и должным образом отслеживать их активность», — отметил ведущий автор соответствующей статьи Никлас Карбах.

В сотрудничестве с вулканологом доктором Николь Бобровски из Гейдельбергского университета и Национального института геофизики и вулканологии (INGV) в Катании, команда из Майнца испытала крошечный коммерческий дрон весом менее 900 граммов, оснащённый миниатюрными лёгкими датчиками. Эта комбинация, весящая не больше бутылки минеральной воды, легко транспортируется в рюкзаке. «Нам необходимы данные об уровнях SO₂ в реальном времени, чтобы знать, когда мы фактически контактируем с вулканическим шлейфом, который легко перемещается под влиянием атмосферных факторов. Визуальная локализация шлейфа с расстояния в несколько километров практически невозможна», — добавил профессор Хоффманн.