Попередити про виверження. В Італії почали використовувати дрони для моніторингу стану вулканів

Алгоритм використовує відбиті сигнали для створення карти, яка показує концентрації газу, включаючи підвищений рівень вуглекислого газу. Співвідношення вуглекислого газу до діоксиду сірки є важливим показником майбутніх вивержень, пише Phys.org.

Чим сильніше лава піднімається з надр Землі до поверхні, тим більше газів виділяється. Сполуки вуглецю та сірки є добрими показниками поточної активності у вулканічному полі. Зокрема, співвідношення вуглекислого газу до діоксиду сірки дає уявлення про те, що відбувається під поверхнею Землі. Досі ці вимірювання доводилося проводити з рівня землі. Недоліком є ​​те, що гази, що вимірювалися там, походять не лише від вулканічної активності, а й викидаються навколишньою рослинністю та ґрунтом.

Щоб мінімізувати ці фонові сигнали, зараз використовуються дрони для польотів над газовими хмарами. «Це точніше та безпечніше», — каже Ахім Лілієнталь, заступник директора Інституту робототехніки TUM MIRMI та завідувач кафедри сприйняття для інтелектуальних систем у Школі обчислень, інформації та технологій TUM.

В рамках дослідницького проєкту DFG «Вимірювальні технології на літаючих платформах» його дослідницька група розробила систему, здатну з високою точністю визначати концентрацію газу над активним вулканічним полем. Дослідник TUM Маріус Шааб вперше автономно розгорнув систему на еолійському острові Вулкано, біля узбережжя Сицилії.

Шааб встановив лазер на невеликому візку, який автоматично визначає місцезнаходження безпілотника в повітрі та вирівнюється з відбивачем на дроні. Відбитий промінь трохи послаблюється, проходячи через газову хмару, оскільки він поглинається вимірюваним газом — у цьому випадку вуглекислим газом.

Поки дрон летить за заздалегідь визначеним маршрутом протягом 10−15 хвилин на відстані до 60 метрів від лазера, система виконує до 3000 вимірювань. Алгоритм перетворює дані на карту, що показує розподіл концентрації газу на заданій висоті. Для цього дослідники також враховують місцеві вітрові умови. Попередні дослідження в аеродинамічній трубі показали, що цей метод є дуже точним, з похибкою вимірювання близько 5%.

«Наша мета — автоматизувати процеси вимірювання та картографування, а також запропонувати штучному інтелекту інтерпретувати дані», — каже Лілієнталь, який багато років досліджував нюх роботів і зараз вперше використовує автономну систему виявлення на основі дронів для моніторингу вулканічних полів.

На відміну від команди TUM, Торстен Гоффманн з Університету Йоганна Гутенберга в Майнці використовує бортові датчики у своїх дронах для вимірювання концентрації хімічних речовин у повітрі. У фотометричних вимірювальних комірках світло певної довжини хвилі поглинається для визначення концентрації газу. Електрохімічний підхід, з іншого боку, базується на окисно-відновних реакціях на поверхні електрода.

«Вуглекислий газ і діоксид сірки особливо важливі для нас, оскільки їх співвідношення дає уявлення про те, що відбувається під землею. Розчинність цих газів у магмі залежить, серед іншого, від тиску і тому змінюється з глибиною. Як результат, склад газової суміші, що витікає, дає підказки про процеси всередині вулканічної системи», — каже хімік.

«Ми летимо безпосередньо у вулканічний шлейф, що дозволяє нам визначати концентрацію газу вздовж траєкторії польоту».

Окрім геофізичних та температурних вимірювань, вулканічні гази є ще одним важливим показником для оцінки небезпеки, яку становить вулкан. Дослідження, проведені на горі Етна на Сицилії, сусідніх Еолійських островах та Флегрейських полях поблизу Неаполя, показують, що кожна вулканічна область має свій характерний газовий підпис. Незадовго до виверження склад газів, що викидаються фумаролами та вулканічними шлейфами, часто суттєво змінюється. Вулканолог Ніколь Бобровскі з Гейдельберзького університету пояснює: «Наприклад, співвідношення вуглекислого газу до діоксиду сірки спочатку різко зростає, а потім знову падає перед початком виверження».

Раніше NV Техно писав, що новий інструмент штучного інтелекту допоміг ученим знайти невідому геологічну структуру під вулканом Кампі-Флегрей в Італії — чіткий кільцевий розлом, який може провокувати землетруси магнітудою до 5.

Кампі-Флегрей — один із найнебезпечніших вулканів у світі. За останні 40 тисяч років він пережив два гігантські виверження, а сучасна активність спостерігається з 2005 року. З початку 2025-го в регіоні сталося п’ять землетрусів магнітудою понад 4. Близько 360 тисяч людей живуть безпосередньо всередині кальдери завдовжки 11 кілометрів, а у прилеглому районі мешкає понад 1,5 мільйона. Щоб краще зрозуміти природу підземних процесів, команда під керівництвом професора Стенфордського університету Вільяма Елсворта розробила алгоритм машинного навчання, який розпізнає навіть найслабші коливання земної поверхні.