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2025-01-04 21:07:00
火山は信じられないほどの力を持っていますが、植物やその根系と同様に、噴火の前に起こる火山活動のほとんどは地表の下で起こります。
従来の監視ツールは、地震活動の測定とガスサンプルの収集に重点を置いていますが、これらの方法では、険しい地形に隠された微妙な警告サインを見逃す可能性があります。
研究者らは、特に居住地域から遠く離れた火山について、噴火が起こる前に不安の兆候を検出する追加の方法を模索してきた。彼らは現在、火山の噴火が近いという手がかりや兆候を求めて植物に注目している。
二酸化炭素、植物、火山
二酸化炭素などの火山ガスは、マグマが上に押し上げられるときに放出されることがよくあります。同じガスが日常生活にも出現するため、それらを検出するのは難しい場合があります。
一部の遠隔火山には恒久的なセンサーや簡単なアクセスが不足しているため、科学者は、他の機器が気付くずっと前に小さな変化を明らかにする可能性のある創造的なアプローチをテストする必要があります。
あるプロジェクトは、ロバート・ボーグが主導しました。 マギル大学 カナダのモントリオールで、同僚と協力して、イエローストーン カルデラの熱水地域近くの植生の健全性のパターンを測定しました。
この結果は、植物がその下の地面の変化にどのように反応するかを明らかにしており、これはマグマの上昇と火山活動または差し迫った火山の噴火のリスクの高まりを示している可能性があります。
植物と火山を味方に
植物は環境が変わると成長の仕方を調整します。この調整には、光合成と葉の構造のパターンの変化が含まれます。
二酸化炭素、硫黄、土壌温度の変動は樹木の生育に影響を与える可能性があり、これらの要因は火山地帯で現れることがよくあります。
科学者たちは、このようなシグナルは、重大な現象が起こる数か月または数年前に植物組織に現れるのではないかと推論しています。
衛星画像が普及したのはそのためです。広いエリアをスキャンし、地上では目立たないかもしれないストレスや異常な緑化の微妙な兆候を検出できます。
キャノピーの下を覗いてみると
役立つテクニックの 1 つは、正規化された植生差分インデックス (NDVI）。この計算では、クロロフィル レベルを測定することで、植物がどれほど活発に光合成を行っているかを把握します。
スコアの範囲は負の数から 1 までで、数値が大きいほど健康な葉を示します。研究者は、さまざまな地点でこれらの値を経時的に比較することで、地下環境の変化に関連する傾向があるかどうかを確認できます。
火山地域での研究では、二酸化炭素と加熱された液体の小規模な噴出が、最初は地元の植物を肥沃にする可能性があることを示唆しています。しかし、高濃度の有害なガスや非常に熱い土壌は、それらにストレスを与え、死に至る可能性があります。
こうした浮き沈みを複数年にわたって追跡すると、徐々に展開する地下の変化の物語が明らかになる可能性があります。
試験場としての Tern Lake
ワイオミング州のターン湖温泉地域は、イエローストーン カルデラ内にあります。 1984 年から 2022 年まで、アーカイブされた Landsat 画像では、この熱水地帯の樹木の健康状態が約 16 年間にわたって改善されたことが示されています。
科学者たちは、最初の恩恵は土壌に到達した余分な栄養素によってもたらされた可能性があると考えています。その後、2000 年代初頭頃、衛星記録は樹木の健康状態が低下し、活動の中心付近で多くのロッジポール パインが枯れるという変化を捉えました。
2022 年と比較した 1994 年の調査地域の画像。熱水地域の震源地で樹木が大幅に減少している。 Landsat 画像 (c、d) は、より低い正規化差分植生指数値に対応する明るい色の陰影で、中央エリアの植物の健全性の低下を強調しています。クレジット: ボーグ他マギル大学
赤外線データは、現場の一部の土壌温度が華氏122度を超え、有毒ガスと酸性液体が植物組織を破壊していることを示唆していた。
時間が経つにつれて、ストレスのゾーンは外側に広がり、枯れ木の裸の部分がさらに目立つようになりました。この持続的な変化は、より深いプロセスが地面を加熱し、植物が依存する化学物質を変化させていることを裏付けました。
火山が目覚めつつあるという植物からの兆候
研究チームはこれらの発見を、地表に向かって移動する熱水流体の経路と関連付けました。地域によっては、ミネラルの蓄積により古い経路が詰まり、新しい水路が開かざるを得なくなっている可能性があります。
地震データはこの解釈を裏付けました。小さな揺れは、マグマまたは高温の流体が別の逃げ道を探していることを示している可能性があります。
これらの出来事を総合すると、現地調査が注目されるずっと前に活動が始まっていた可能性があることを示しています。
観測結果は、この拡大が限界に達したことも示唆しています。最近のいくつかの現地調査では、かつては不毛の地であった場所に新しい苗木が根付く兆候が見つかりました。
これは、少なくとも現時点では、地方システムが落ち着きつつあることを意味している可能性があります。植生や植物の変化は、火山とその過程が必ずしも直線的ではないことを思い出させてくれます。ガスや液体が行き来するにつれて、状況が変化する可能性があります。
これは何を意味するのでしょうか?
これらの発見は、森林が隠された世界を監視する目としてどのように機能するかを示しています。研究者は火山の危険性を評価するためにサーマルカメラやガス検知器に頼ることが多いですが、それらの機器には限界があります。
場所によっては、設置やメンテナンスが簡単にできない場合があります。厳しい天候、密集した林冠、荒れた斜面は、信頼できるデータを収集する取り組みを妨げる可能性があります。
衛星画像は、困難な場所に常駐する必要がなく、広範囲をカバーします。
植生ベースのモニタリングは独立した方法ではありませんが、科学者に貴重なヒントを提供することができます。データが緑化や枯死の異常なパターンを示している場合、チームは主要なイベントの前に詳細な検査をスケジュールしたり、機器を導入したりできます。
火山、植物、そしてより安全な明日
すべての火山はユニークです。深い森に囲まれた場所もあれば、砂漠や高地にある場所もあります。
条件が十分な植物の生存をサポートしている場合、科学者は植生指数を試して、マグマの形成を示す可能性のある変化を探すことができます。
他の地域では、この戦略はあまり役に立たなかったり、干ばつ、山火事、または予期せぬ方法で反応するさまざまな種によって混乱したりする可能性があります。
これらの植物観察を他の信号と組み合わせることが期待されています。小規模な地震、地面の膨張、ガス組成の変化はすべて、地表の下に何があるのかをより明確に把握するのに役立ちます。
科学者たちはこれらのアプローチを改良し続けています。より多くの情報を収集するにつれて、最大のリスクをもたらす火山にリソースを集中させる方法を見つけることができます。
ターン湖での話は、森林が早期警戒システムとして機能する可能性があることを示しており、噴火の可能性が高まることを意味する可能性のある変化を明らかにしています。これらのパターンを研究することで、専門家はいつかこれまでよりも早く警告を発するかもしれません。
研究全体は雑誌に掲載されました 地球化学、地球物理学、地球システム。
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#植物や樹木は火山の噴火を予測できる