ISSN 2070-7401 (Print), ISSN 2411-0280 (Online)
Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса
физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений
и объектов

  

Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т. 14. № 6. С. 194-209

Спутниковый мониторинг вулканов Камчатки и Северных Курил

О.А. Гирина 1 , Д.В. Мельников 1 , А.Г. Маневич 1 
1 Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН, Петропавловск-Камчатский, Россия
Одобрена к печати: 24.11.2017
DOI: 10.21046/2070-7401-2017-14-6-194-209
На Камчатке и Северных Курилах расположено 36 действующих вулканов, ежегодно здесь наблюдаются извержения трёх-восьми вулканов. Ежедневный спутниковый мониторинг вулканов начал проводиться Камчатской группой реагирования на вулканические извержения (KVERT) в сотрудничестве с коллегами из Аляскинской вулканологической обсерватории (США) с 1997 г. С 2002 г. учёные KVERT проводят обработку и анализ первичных снимков спутниковых систем NOAA (AVHRR), Terra и Aqua (MODIS) и др. близко к реальному времени для выявления пепловых шлейфов и термальных аномалий на активных вулканах. Многосторонний анализ имеющихся опубликованных сведений о вулканах, а также визуальных и спутниковых данных, полученных учёными KVERT в течение 24-летнего ежедневного мониторинга вулканической активности, позволил выявить основные черты деятельности каждого из действующих вулканов и оценить степень их опасности для авиаперевозок и населения полуострова. С созданием в 2011 г. информационной системы «Дистанционный мониторинг активности вулканов Камчатки и Курил (VolSatView)» вулканологи получили не имеющие аналогов в мире возможности спутниковых наблюдений за активными вулканами. Система VolSatView, объединяя широкий спектр данных различных спутниковых систем, поступающих из разных источников, позволяет непосредственно в веб-интерфейсе с помощью созданных специальных инструментов совместно обрабатывать оперативную и ретроспективную спутниковую информацию, сопоставлять её с видеоинформацией, выполнять моделирование распространения пепловых шлейфов, классифицировать различные вулканогенные объекты и т. д. VolSatView даёт возможность решать задачи разного уровня — от оперативного мониторинга активности вулканов до фундаментальных проблем вулканологии. Характер активности вулканов меняется и актуальность решения проблемы «как работает вулкан» остаётся. Для выполнения этой задачи, а также поиска предвестников эксплозивных извержений вулканов, необходимо продолжать долговременные дистанционные наблюдения за вулканами региона; изучать изменения их активности с течением времени; сопоставлять работу вулканов, поставляющих на поверхность земли эруптивные продукты сходного и контрастного составов.
Ключевые слова: вулкан, эксплозивное извержение, Камчатка, Северные Курилы, спутниковый мониторинг, информационная система, VolSatView
Полный текст

Список литературы:

  1. Большое трещинное Толбачинское извержение (1975–1976 гг., Камчатка). М.: Наука, 1984. 637 с.
  2. Боровков С. О. О пирокластических потоках вулкана Безымянный // Исследования в области наук о Земле: Материалы 9–й Региональной молодёжной научной конференции. 1–2 декабря 2011 г. Петропавловск-Камчатский: ИВиС ДВО РАН. 2011. С. 87–94.
  3. Гирина О. А. Спутниковые данные высокого разрешения для уточнения положения разломных зон в пределах Ключевской группы вулканов Камчатки // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2016. Т. 13. № 6. С. 148–156. DOI: 10.21046/2070–7401–2016–13–6–148–156.
  4. Гирина О. А., Гордеев Е. И. Проект KVERT — снижение вулканической опасности для авиации при эксплозивных извержениях вулканов Камчатки и Северных Курил // Вестник ДВО РАН. 2007. № 2. С. 100–109.
  5. Гирина О. А., Демянчук Ю. В., Мельников Д. В., Ушаков С. В., Овсянников А. А., Сокоренко А. В. Новая пароксизмальная фаза извержения вулкана Молодой Шивелуч, Камчатка, 27 февраля 2005 г. (предварительное сообщение) // Вулканология и сейсмология. 2006. № 1. С. 16–23.
  6. Гирина О. А., Лупян Е. А., Мельников Д. В., Маневич А. Г., Кашницкий А. В., Бриль А. А., Сорокин А. А. (2017а) Извержения Северной группы вулканов Камчатки 14–18 июня 2017 года // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т. 14. № 3. С. 317–323. DOI: 10.21046/2070–7401–2017–14–3–317–323.
  7. Гирина О. А., Маневич А. Г., Мельников Д. В., Нуждаев А. А., Ушаков С. В., Коновалова О. А. Активность вулкана Корякский с октября 2008 г. по октябрь 2009 г. по данным KVERT // Современный вулканизм и связанные с ним процессы: Материалы конференции, посвящённой Дню вулканолога. Петропавловск-Камчатский, 29–30 марта 2010 г. Петропавловск-Камчатский: ИВиС ДВО РАН. 2010. С. 15–23.
  8. Гирина О. А., Мельников Д. В., Демянчук Ю. В., Маневич А. Г. (2017б) Извержение вулкана Безымянный в 2016–2017 гг. по данным KVERT // Вулканизм и связанные с ним процессы: Материалы 10-й Региональной научной конф., посвящённой Дню вулканолога. 30–31 марта 2017 г. Петропавловск-Камчатский: ИВиС ДВО РАН. 2017. С. 14–17.
  9. Гирина О. А., Мельников Д. В., Маневич А. Г., Нуждаев А. А. (2017в) Извержение вулкана Камбальный в 2017 г. // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т. 14. № 2. С. 263–267. DOI: 10.21046/2070–7401–2017–14–2–263–267.
  10. Гирина О. А., Мельников Д. В., Маневич А. Г., Нуждаев А. А., Демянчук Ю. В. (2017г) Хронология событий извержения влк. Ключевской в 2016 г. по данным KVERT // Вулканизм и связанные с ним процессы: Материалы 10–й Региональной научной конференции, посвящённой Дню вулканолога. 30–31 марта 2017 г. Петропавловск-Камчатский: ИВиС ДВО РАН. 2017. С. 18–21.
  11. Гирина О. А., Нуждаев А. А., Маневич А. Г., Ушаков С. В. Извержение вулкана Кизимен в 2010–2012 гг. по данным мониторинга группы KVERT // Вулканизм и связанные с ним процессы: Тезисы докладов Региональной научной конференции, посвящённой Дню вулканолога, 29–30 марта 2012 г. Петропавловск-Камчатский: ИВиС ДВО РАН. 2012. С. 10.
  12. Гирина О. А., Ушаков С. В., Демянчук Ю. В. Пароксизмальное извержение вулкана Молодой Шиве­луч, Камчатка, 9 мая 2004 г. // Вестник КРАУНЦ. Серия: Науки о Земле. 2007. Вып. 10. № 2. С. 65–73.
  13. Гордеев Е. И., Гирина О. А., Лупян Е. А., Сорокин А. А., Ефремов В. Ю., Мельников Д. В., Маневич А. Г., Романова И. М., Королев С. П., Крамарева Л. С. Возможности использования данных гиперспектральных спутниковых наблюдений для изучения активности вулканов Камчатки с помощью геопортала VolSatView // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2014. Т. 11. № 1. С. 267–284.
  14. Гордеев Е. И., Гирина О. А., Лупян Е. А., Кашницкий А. В., Уваров И. А., Ефремов В. Ю., Мельников Д. В., Маневич А. Г., Сорокин А. А., Верхотуров А. Л., Романова И. М., Крамарева Л. С., Королев С. П. Изуче­ние продуктов извержений вулканов Камчатки с помощью гиперспектральных спутниковых данных в информационной системе VolSatView // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2015. Т. 12. № 1. С. 113–128.
  15. Горшков Г. С. Извержение сопки Безымянной (предварительное сообщение) // Бюл. вулканол. станций. 1957. № 26. С. 19–72.
  16. Горшков Г. С., Богоявленская Г. Е. Вулкан Безымянный и особенности его последнего извержения 1955–1963 гг. М.: Наука, 1965. 172 с.
  17. Горшков Г. С., Дубик Ю. М. Направленный взрыв на вулкане Шивелуч // Вулканы и извержения. М.: Наука, 1969. С. 3–37.
  18. Дрознин В. А., Муравьев Я. Д. Энергетический и экологический аспекты извержения вулкана Ава­чинский на Камчатке // Вулканология и сейсмология. 1994. № 3. С. 3–19.
  19. Иванов Б. В. Извержение Карымского вулкана в 1962–1965 гг. и вулканы Карымской группы. М.: Наука, 1970. 135 с.
  20. Иванов Б. В., Чирков А. М., Дубик Ю. М., Гаврилов В. А., Степанов В. В., Руленко О. П., Фирстов П. П. Состояние вулканов Камчатки и Курильских островов в 1980 г. // Вулканология и сейсмология. 1981. № 3. С. 99–104.
  21. Кашницкий А. В., Балашов И. В., Лупян Е. А., Толпин В. А., Уваров И. А. Создание инструментов для удаленной обработки спутниковых данных в современных информационных системах // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2015. Т. 12. № 1. С. 156–170.
  22. Кашницкий А. В., Лупян Е. А., Балашов И. В., Константинова А. М. Технология создания инструментов обработки и анализа данных сверхбольших распределенных спутниковых архивов // Оптика атмосферы и океана. 2016. Т. 29. № 9. С. 772–777. DOI: 10.15372/AOO20160908.
  23. Кирсанов И. Т., Озеров А. Ю. Состав продуктов и энергетический эффект извержения вулкана Горелый в 1980–1981 гг. // Вулканология и сейсмология. 1983. № 1. С. 25–42.
  24. Лупян Е. А., Прошин А. А., Бурцев М. А., Балашов И. В., Барталев С. А., Ефремов В. Ю., Кашниц­кий А. В., Мазуров А. А., Матвеев А. М., Суднева О. А., Сычугов И. Г., Толпин В. А., Уваров И. А. Центр коллективного пользования системами архивации, обработки и анализа спутниковых данных ИКИ РАН для решения задач изучения и мониторинга окружающей среды // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2015. Т. 12. № 5. C. 263–284.
  25. Мелекесцев И. В., Брайцева О. А., Пономарева В. В., Сулержицкий Л. Д. Катастрофические кальдерообразующие извержения вулкана Ксудач в голоцене // Вулканология и сейсмология. 1995. № 4–5. С. 28–53.
  26. Овсянников А. А., Маневич А. Г. Извержение вулкана Шивелуч в октябре 2010 г. // Вестник КРАУНЦ. Серия: Науки о Земле. 2010. Вып. 16. № 2. С. 7–9.
  27. Пийп Б. И. Ключевская сопка и её извержения в 1944–1945 гг. и в прошлом // Труды лаборатории вулканологии. 1956. Вып. 11. 312 с.
  28. Прошин А. А., Лупян Е. А., Балашов И. В., Кашницкий А. В., Бурцев М. А. Создание унифицированной системы ведения архивов спутниковых данных, предназначенной для построения современных систем дистанционного мониторинга // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2016. Т. 13. № 3. С. 9–27. DOI: 10.21046/2070–7401–2016–13–3–9–27.
  29. Сорокин А. А., Королев С. П., Гирина О. А., Балашов И. В., Ефремов В. Ю., Романова И. М., Мальковский С. И. Интегрированная программная платформа для комплексного анализа распространения пепловых шлейфов при эксплозивных извержениях вулканов Камчатки // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2016. Т. 13. № 4. С. 9–19. DOI: 10.21046/2070–7401–2016–13–4–9–19.
  30. Федотов С. А., Иванов Б. В., Авдейко Г. П., Флеров Г. Б., Андреев В. И., Двигало В. Н., Дубик Ю. М., Чирков А. М. Извержение вулкана Алаид в 1981 г. // Вулканология и сейсмология. 1981. № 5. С. 82–87.
  31. Carn S. A., Clarisse L., Prata A. J. Multi–decadal satellite measurements of global volcanic degassing // J. Volcanology and Geothermal Research. 2016. Vol. 311. P. 99–134. DOI: 10.1016/j.jvolgeores.2016.01.002.
  32. Carter A. J., Girina O. A., Ramsey M. S., Demyanchuk Y. V. ASTER and field observations of the 24 December 2006 eruption of Bezymianny Volcano, Russia // Remote Sensing of Environment. 2008. Vol. 112. P. 2569–2577.
  33. Corradini1 S., Meruccil L., Prata A. J. Retrieval of SO2 from thermal infrared satellite measurements: correction procedures for the effects of volcanic ash // Atmospheric Measurement Techniques. 2009. No. 2. P. 177–191.
  34. Girina O. A. On Precursor of Kamchatkan Volcanoes Eruptions Based on Data from Satellite Monitoring // J. Volcanology and Seismology. 2012. Vol. 6. No. 3. P. 142–149. DOI: 10.1134/S0742046312030049
  35. Girina O. A. Chronology of Bezymianny Volcano activity, 1956–2010 // J. Volcanology and Geothermal Research. 2013. Vol. 263. P. 22–41.
  36. Gordeev E. I., Girina O. A. Volcanoes and their hazard to aviation // Herald of the Russian Academy of Sciences. 2014. Vol. 84. No. 1. 8 p. DOI: 10.1134/S1019331614010079.
  37. Gordeev E. I., Girina O. A., Loupian E. A., Sorokin A. A., Kramareva L. S., Efremov V. Yu., Kashnitskii A. V., Uvarov I. A., Burtsev M. A., Romanova I. M., Mel’nikov D. V., Manevich A. G., Korolev S. P., Verkhoturov A. L. The VolSatView information system for Monitoring the Volcanic Activity in Kamchatka and on the Kuril Islands // J. Volcanology and Seismology. 2016. Vol. 10. No. 6. P. 382–394. DOI: 10.1134/S074204631606004X.
  38. Lundgren P., Berardino P., Coltelli M., Fornaro G., Lanari R., Puglisi G., Sansosti E., Tesauro M. Coupled magma chamber inflation and sector collapse slip observed with synthetic aperture radar interferometry on Mt. Etna volcano // J. Geophysical Research. 2003. Vol. 108. Iss. B5. 15 p. DOI: 10.1029/2001JB000657.
  39. Miller T. P., Casadevall T. J. Volcanic ash hazards to aviation // Encyclopedia of Volcanoes. Academic Press, San Diego, California. 2000. P. 915–930.
  40. Neal Ch., Girina O., Senyukov S., Rybin A. V., Osiensky J., Izbekov P., Ferguson G. Russian eruption warning systems for aviation // Natural Hazards. 2009. Vol. 51. No. 2. P. 245–262.
  41. Prata A. J. Observation of volcanic ash clouds using AVHRR–2 radiances // Intern. J. Remote Sensing. 1989. Vol. 10. No. 4–5. P. 751–761.
  42. Prata A. J. Satellite detection of hazardous volcanic clouds and the risk to global air traffic // Nat Hazards. 2009. Vol. 51. No. 2. P. 303–324. DOI: 10.1007/s11069–008–9273–z.
  43. Realmuto V. J. The potential use of Earthobserving system data to monitor the passive emission of sulfur dioxide from volcanoes // Remote Sensing of Active Volcanism. Geophysical Monograph. 2000. P. 101–115.
  44. Schneider D. J., Dean K. G., Dehn J., Miller T. P., Kirianov V. Yu. Monitoring and analyses of volcanic activity using remote sensing data at the Alaska Volcano Observatory: case study for Kamchatka, Russia, December 1997 // Remote Sensing of Active Volcanism. Geophysical Monograph. 2000. P. 65–85.