Le frane causate dal crollo di vulcani instabili sono uno dei maggiori pericoli delle eruzioni vulcaniche. Un metodo per rilevare i movimenti a lungo termine di queste montagne utilizzando immagini satellitari potrebbe aiutare a identificare l'instabilità precedentemente trascurata in alcuni vulcani, secondo gli scienziati della Penn State.

"Ogni volta che c'è una grande eruzione vulcanica, c'è la possibilità che se un fianco del vulcano è instabile potrebbe esserci un collasso, " disse Judit Gonzalez-Santana, uno studente di dottorato presso il Dipartimento di Geoscienze. "Per esplorare meglio questo pericolo, abbiamo applicato un metodo di serie temporali sempre più popolare e più sensibile per osservare questi movimenti, o deformazione superficiale, per periodi di tempo più lunghi».

Utilizzando la tecnica delle serie temporali, gli scienziati hanno scoperto che a Pacaya si era verificata una deformazione superficiale correlata al movimento del fianco, un vulcano attivo in Guatemala, dal 2011 al 2013, quando il vulcano era in gran parte tranquillo, e aumentato fino a un'eruzione nel 2014. Il lavoro precedente non aveva identificato il movimento del fianco durante questo periodo, hanno detto gli scienziati.

"Le persone hanno guardato quel vulcano con il telerilevamento satellitare, ma non hanno rilevato questo movimento laterale o scorrimento a lungo termine, "ha detto Christelle Wauthier, professore associato di geoscienze. "Poiché i cambiamenti di deformazione della superficie sono piuttosto piccoli all'anno, può facilmente essere al di sotto dei limiti di rilevazione dei metodi convenzionali, ma ancora entro i limiti del lavoro di Judit utilizzando un approccio di serie temporali."

Gli scienziati tracciano la deformazione della superficie utilizzando satelliti radar abbastanza sensibili da individuare cambiamenti di pochi centimetri sul terreno. Il confronto di due di queste immagini utilizzando la tecnica convenzionale Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR) crea un interferogramma, essenzialmente una mappa del movimento della superficie. Ma la qualità dei risultati InSAR diminuisce con il tempo che separa due immagini e può essere influenzata anche da piccoli cambiamenti, come dalla crescita della vegetazione o dall'accumulo di cenere vomitata da un vulcano, hanno detto gli scienziati.

Il team ha invece condotto un'analisi delle serie temporali InSAR utilizzando centinaia di immagini satellitari scattate nel corso degli anni e identificando la deformazione superficiale tra ciascuna di esse.

"Puoi usare molte di queste mappe di movimento della superficie a breve termine per darti informazioni sullo spostamento della superficie per un lungo periodo di tempo, " ha detto Gonzalez-Santana. "Poi puoi guardare le mappe di deformazione della superficie e vedere quanto ogni pixel si è spostato dalla data in cui è stata acquisita la prima immagine, Per esempio."

I risultati, pubblicato in Giornale di vulcanologia e ricerca geotermica , fornire dettagli più fini del movimento del fianco vulcanico, e può rivelare aumenti nella velocità con cui si sta verificando il creep, come a Pacaya prima dell'eruzione del 2014, hanno detto gli scienziati. Il team ha condiviso i risultati con i funzionari in Guatemala che monitorano il vulcano.

"Questo tipo di creep non è raro e non particolarmente pericoloso di per sé, ma se hai forzature extra come dal magma che viene pressurizzato e spinge contro la parete della camera o intrusione, può innescare un crollo catastrofico, " Ha detto Wauthier. "Essere in grado di comprendere il comportamento dell'instabilità e potenzialmente rilevare i cambiamenti nelle velocità di movimento è molto critico per monitorare quel potenziale collasso".

Il metodo è promettente per l'identificazione della deformazione in particolare nei vulcani privi di costose reti di monitoraggio in tempo reale e in quelli situati in aree tropicali con una fitta vegetazione che creano problemi per l'InSAR tradizionale, hanno detto gli scienziati.

L'instabilità del fianco è spesso studiata nei vulcani oceanici, dove un crollo potrebbe innescare uno tsunami mortale, secondo gli scienziati. Ma i crolli avvengono anche nell'entroterra, incluso un posto di rilievo a Mount St. Helens nel 1980.

La stessa Pacaya ha subito un crollo intorno all'1, 000 anni fa, creando una valanga di detriti che ha percorso più di 15 miglia, e lasciando una cicatrice prominente sul vulcano. Le eruzioni successive hanno ricostruito il vulcano e un giorno potrebbe crollare di nuovo, hanno detto gli scienziati.

"Più di 10, 000 persone vivono entro circa tre miglia dal vulcano, " Disse Gonzalez-Santana. "Se si prende in considerazione l'ultima valanga percorsa a 15 miglia di distanza, chiunque viva nelle valli intorno al vulcano potrebbe essere a rischio".