2 차 세계 대전 중에 공격 항공기를 정확히 찾아 내기 위해 개발 된 오늘날의 고급 레이더 기술은 매우 다른 움직이는 목표, 즉 손톱이 자라면서 천천히 발생하는 지각의 변화를 감지 할 수 있습니다.
ESA Envisat와 같은 위성의 레이더 데이터는 밀리미터 규모의 육상 이동을 보여주는 '인터 럽 그램'을 구성하는 데 사용됩니다. 이 무지개 색조의 이미지는 과학자들에게 지각이나 화산 활동의 형태로이 슬로우 모션이 가속화 될 때 발생하는 위험을 계산할 수있는 지각 운동에 대한 새로운 통찰력을 제공합니다.
Envisat의 10 개 장비 탑재량에는 지구 표면의 레이더 이미지를 획득하도록 설계된 ASAR (Advanced Synthetic Aperture Radar) 장비가 포함되어 있습니다. 100 분마다 지구 궤도를 돌고있는 Envisat의 '백그라운드 미션'의 일부는 지표면의 15 %를 차지하는 지진 벨트에 대해 ASAR 획득을 우선시하는 것입니다.
옥스퍼드 대 지진 관측 시스템 센터의 Barry Parsons 교수는“Envisat가 5 년의 사명을 완수 할 때까지 모든 지진 벨트에 걸쳐 만족할만한 이미지를 확보해야한다.
“우리가 관심있는 미세한지면 변형을 탐지하려면 각 현장마다 반복되는 레이더 이미지가 필요합니다. 그런 다음 SAR 간섭 법 또는 InSAR이라는 기술을 사용하여 이미지 쌍을 결합하여 획득 간 변경 사항을 표시합니다.” (자세한 내용은 링크 : 간섭계 작동 방식을 참조하십시오.)
지각 벨트를 따라 지각판이 서로 움직일 때 변형의 느린 축적을 정확하게 측정하기 위해 여러 개의 인터페로 그램이 결합되어 많은 개별 SAR 이미지가 필요합니다.
파슨스는“이것은 우리가 관심을 갖고있는 작은 지각 변형 신호와 관련하여 대기 간섭을 최소화하기위한 것”이라고 덧붙였다. “Envisat의 전임자 인 ERS의 데이터를 사용하여 최근에 티베트 서부 지역에서 매년 몇 밀리미터의 정확도로 지각 운동을 측정했습니다. 결과는이 지역의 주요 결함에 대한 슬립 률이 이전에 생각했던 것보다 훨씬 작고 티벳 고원이 유체처럼 변형된다는 것을 보여줍니다.”
InSAR은 또한 훨씬 더 갑작스러운지면 운동을 분석하는 데 사용될 수 있습니다. 최근 연구원들은 최근 인도양의 R? union Island에서 극도로 활동적인 Piton de la Fournaise 화산과 관련된지면 변형을 차트 화하기 위해 Envisat 데이터를 사용하고 있습니다. 2003 년 12 월이란의 밤 지진이 발생했습니다.
Bam 재해 후 결함 찾기
2003 년 12 월 26 일 6.3 리히터 규모의 지진으로이란의 오아시스 마을 밤이 황폐화되면서 26000 명 이상이 사망했습니다. 고대 성채? 세계 유산으로 지정되어 있습니까? 잔해로 쓰러졌습니다. 우주 및 주요 재난에 관한 헌장이 활성화되어 Envisat를 포함한 우주선이 국제 구호 활동을 지원하기 위해 이미지를 획득했습니다.
Envisat의 배경 사명에 따라 2003 년 12 월 3 일에 Bam 인근 지역에서 사전 지진 이미지가 획득되었으며 2004 년 1 월 7 일에 획득 한 지진 후 이미지와 결합 되었습니까? Envisat의 35 일 전 세계 적용 범위로 인해 가능한 가장 빠른 재 획득 날짜? InSAR을 수행합니다.
이란의 지질 조사 및 미국 제트 추진 연구소의 참가자를 포함하여 Bam 지진을 연구하는 국제 팀의 일원 인 Parsons는“이번은 Envisat 데이터가 대규모 지진 후에 인터페로 그램을 생성하는 데 사용 된 것은 이번이 처음입니다.
Bam이 내진 벨트에 놓여있는 동안이 특정 지진은 아무도 예상하지 못한 지점에서 나온다는 사실을 확인한 결과는 놀라웠습니다. 이란은 아라비아 판이 유라시아로 발전함에 따라 지질 샌드위치를 채우는 것과 같습니다. 그래서 많은 지진 결함이 그 지역 내에서 발생합니다. 가장 주목할만한 것은 Bam 서쪽에 위치한 Gowk 단층은 지난 20 년 동안 여러 차례 큰 지진이 일어났다는 것입니다.
그러나 Envisat 인터페로 그램은 Bam 지진이 이전에 감지되지 않은 결함의 파열로 인한 것으로 도시의 남쪽에서 확장되었으며, 그 존재는 지상 측량에 의해 누락되었습니다. 결함은 인터페로 그램에서 뚜렷한 불연속 대역으로 나타 났으며, 그 양쪽의 움직임은 약 5에서 최대 30 센티미터에 이릅니다.
이러한 표면 변화를 강조 할뿐 아니라 InSAR 결과를 사용하여 지반 아래에서 간접적으로 피어링 할 수 있습니다. 소프트웨어 모델은 표면 이벤트에 맞는 지질 발생을 계산합니다. Bam은 2 미터를 초과하는 슬립이 뚜렷한 유형의 결함을 따라 평균 깊이 5.5km에서 발생했음을 발견했습니다.
다시 돌아와
우주선의 위치를보다 정확하게 제어할수록 InSAR 이미지베이스 라인 (초기 이미지와 후속 이미지 획득 사이의 공간 거리)이 작아지고 최종 인터페로 그램의 품질이 향상됩니다. Envisat의 초기 Bam 재 방문 중에는 기준 각도가 커서 시야각의 이동으로 인한 지형 효과를 빼기 위해 ERS 디지털 고도 데이터가 필요했습니다.
그러나 35 일 후 이후의 재 방문을 위해 우주선의 조향이 매우 정확하여 지형 보정이 필요하지 않아 Envisat의 엄청난 운영 성과를 나타 냈습니다.
Envisat의 우주선 관리자 인 Andreas Rudolph는“Flight Dynamics 팀은 DORIS (Doppler Orbitography and Radiopositioning Integrated Satellite)의 정확한 궤도 측정 결과와 레이저 거리 측정을 사용하여 93cm의 정확도를 계산했습니다.
“독일의 ESC (European Space Operations Center) 팀과 이탈리아의 ESRIN (European Space Research Institute) 팀의 노력과 함께이 정확도를 달성하려면 특수 궤도 작전이 필요 했습니까? 행운은 말할 것도없고!”
활화산 조사
레이더 간섭 법은 화산뿐만 아니라 지진을 연구하는 데 사용됩니다. Envisat는 후자의 매우 생생한 예 중 하나에 대한 데이터를 수집하고 있습니다.
인도양 위 2631m에 위치한 Piton de la Fournaise 화산은 지진 대나 관련 'Ring of Fire'를 따라 위치하지 않습니까? 지구 반대편에 하와이처럼? 지구 맨틀의 마그마 '핫스팟'위에 위치합니다.
IPGP (Institut de Physique du Globe de Paris)는 분화 및 관련 활동을 모니터링하기 위해 현장 화산 관측소를 운영합니다.
“우리는 지난 25 년간이 현무암 화산을 관찰 해 왔습니까? IPGP의 Pierre Briole은 다음과 같이 말했습니다. “지난 6 년 동안 13 개월의 분화가 있었으며 평균 기간은 한 달입니다. 1992 년과 1998 년 사이는 조용한 시간이었고 1984 년과 1992 년 사이에 8 번의 분화가 발생했습니다.”
깊은 지하 과정은 지표 화산 활동을 유발합니까? 용암 통로와 분출은 고압 마그마 챔버에서 확장되는 용암 통로 또는 '제방'으로 인해 발생합니다. 화산 근처에서 위나 아래로지면 변형은 지하에서 일어나는 일에 대한 통찰력을 제공하지만 최근까지 측정 할 수있는지면의 양은 매우 제한적이었습니다.
Briole은“지상 측지 측량 당시 20 포인트의 좌표를 약 1 센티미터의 정확도로 측정하는 데 몇 주가 걸렸습니다. “1990 년대 초에는 GPS (Global Positioning System)가 등장했습니다. GPS를 사용하여 일주일 동안 10 배로 측정 한 포인트 수를 절반으로 줄였습니다. 그러나 분화로 인한지면 변형은 일반적으로 우주에 매우 국한되어 있으며이 200 지점은 화산 지역에 퍼져 있습니다.”
작년에 획득 한 60 개가 넘는 Envisat 이미지를 기반으로 GPS를 개선하기 위해 또 다른 공간 기반 기술인 Piton de la Fournaise의 인터페로 그램이 필요했습니다. IPGP는 Blaise Pascal (Clermont-Ferrand II) 및 R? union Universities의 참가자를 포함하는 데이터를 사용하는 팀의 일부입니다.
브리 올은“피톤 드 라 푸네 이즈 (Piton de la Fournaise)는 운이 좋으며 바다 한가운데 위치한 다른 Envisat 타겟과 충돌이 없기 때문에 다른 ASAR 이미지 사용자보다 더 많은 획득을 얻을 수 있기 때문에 운이 좋았다”고 덧붙였다. . “Envisat의 InSAR는 화산 전체에 걸쳐 매우 높은 밀도의 정보를 제공하기 때문에 우리에게 매우 강력한 도구입니다.
“새로운 분화가 발생함에 따라 우리의 지상 캠페인은 속도를 유지할 수 없었지만 간섭계는 각 분화에 대한 데이터를 제공합니다. 그리고 화산은 운영하기가 매우 어려운 반면? 종종 날씨에 대한 가시성이 좋지 않고 매우 가파른 동부 측면이 있습니까? 화산의 모든 부분은 식 생선까지 InSAR로 접근 할 수 있습니다.”
InSAR은 마그마 챔버의 압력이 증가함에 따라 새로운 분화가 발생하기 몇 달 전에지면 팽창 패턴을 보여줍니다. 분화 후 압력이 감소하고 수축이 발생합니다.
또한 마그마 제방이 전파되어 표면에 도달 할 때 발생하는 국소 변형이 밝혀졌습니다. 새로운 균열과 관련된 변형의 정도는 그것이 시작되는 깊이를 나타냅니다. 인플레이션이 더 넓을수록 제방의 깊이는 더 깊어집니다.
InSAR 화산 모니터링은 ERS 데이터를 사용하여 처음으로 확립되었으며, 이탈리아의 활동이 활발한 에트나 산 (Etna Mount Etna)이 폭발 사이에 '호흡'하는 것처럼 보이는 인터페로 그램을 생성했습니다. 그리고 안데스 산맥의 외곽 지역을 따라 멸종 된 화산에 대한 인터페로 그램 조사에 따르면 일부는 여전히 활동 중임을 나타내는지면 운동이 나타났습니다.
“이 기법을 사용하면 화산이 언제 폭발 할 것인지를 예측할 수 있는지에 대한 질문과 화산 근처에서 종종 발생하는 지진 결함과 함께 지진 활동과 화산 폭발이 있는지에 대한 질문을 포함하여 많은 흥미로운 질문이 있습니다. 브리 올이 덧붙였다.
“현재 우리 팀은 Piton de la Fournaise를 가능한 한 정확하게 특성화하고, 나중에 다른 곳에 화산에 적용 할 수있는 완벽한 기술, 그리고 가능한 경우 획득 수를 늘려 화산의 InSAR 모니터링에 운영 잠재력이 있음을 입증하는 데 관심이 있습니다. , 민사 보호 당국에 조기 경보를 제공합니다.”
원본 출처 : ESA 뉴스 릴리스
