Η εμφάνιση και πρόοδος ενός υποβρύχιου ηφαιστείου: Καμμένη νήσος, Σαντορίνη (Ελλάδα)
Από RemoteSensing Wiki
Πρωτότυπος τίτλος: The emergence and growth of a submarine volcano: The Kameni islands, Santorini (Greece)
Συγγραφείς: P. Nomikou, M.M. Parks, D. Papanikolaou, D.M. Pyle, T.A. Mather, S. Carey, A.B. Watts, M. Paulatto, M.L. Kalnins, I. Livanos, K. Bejelou, E. Simou, I. Perros
ΣΚΟΠΟΣ
Η παρουσίαση ενός νέου, υψηλής ανάλυσης, συγχωνευμένου LiDAR-πλέγματος βαθυμετρίας, το οποίο επιτρέπει αναλυτική χαρτογράφηση προσάκτιων και υπεράκτιων ιστορικών ροών λάβας της Καμμένης νήσου. Αναγνωρίζονται τρεις νέες υποβρύχιες ροές: δύο άγνωστης ηλικίας, ανατολικά της Νέας Καμμένης και μία τρίτη, βόρεια της Νέας Καμμένης.
ΕΙΣΑΓΩΓΗ
Η ανάλυση της μορφολογίας της ροής της λάβας μπορεί να βελτιώσει την κατανόηση των ιστορικών διαχυτικών εκρήξεων, παρέχοντας διορατικότητα σχετικά με την εξέλιξη των πεδίων ροής, των ρυθμών διάχυσης λάβας και απλών ρεολογικών ιδιοτήτων. Οι ροές λάβας δεν υπάγονται στις Νευτωνικές και συχνά μοντελοποιούνται σαν υγρά Bingham, τα οποία απαιτούν μία κρίσιμη διατμητική τάση ώστε να εκκινήσουν τυρβώδη ροή.
Προηγούμενη εργασία στην ηφαιστειολογία της Σαντορίνης εστίασε σχεδόν αποκλειστικά σε παρατήρηση των υποαέριων εκθέσεων των ροών λάβας. Καμία προηγούμενη μελέτη δεν προσπάθησε να ερμηνεύσει την υποβρύχια ηφαιστιακή δραστηριότητα που συνοδεύει την πρόοδο της Καμένης νήσου τις περασμένες χιλιετίες.
Η παρούσα μελέτη βασίζεται σε μία επαναλαμβανόμενη επισκόπηση LiDAR, έπειτα από μία περίοδο ηφαιστειακών διαταραχών από τον Ιανουάριο του 2011 μέχρι τον Απρίλιο του 2012. Λόγω καλών καιρικών συνθηκών καταφέρθηκε πλήρης κάλυψη LiDAR. Επίσης συνδυάζει τον καινούργιο προσάκτιο δείγμα LiDAR του 2012 με δεδομένα υψηλής ανάλυσης θερισμού βαθυμετρίας, ώστε να καθορίσει για πρώτη φορά την μορφολογία ολόκληρης της υποαέριας και υποβρύχιας ηφαιστειακής δομής της Καμένης νήσου.
ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ
Το μοντέλο ψηφιακής ανύψωσης της Σαντορίνης και των περιχώρων δημιουργήθηκε από την συνένωση παράκτιων δεδομένων LiDAR της Καμμένης νήσου, υψηλής ανάλυσης θερισμού βαθυμετρίας της θαλάσσιας περιοχής και ενός ψηφιοποιημένου μοντέλου ανύψωσης του συμπλέγματος νησιών της Σαντορίνης από την Ελληνική Στρατιωτική Γεωγραφική Υπηρεσία.
Σε άλλα ηφαίστεια έχουν χρησιμοποιηθεί πλέγματα υψηλής ανάλυσης LiDAR-βαθυμετρίας, με σκοπό την βελτιωμένη γεωμορφολογική ανάλυση των ηφαιστειακών αποθεμάτων και την πραγματοποίηση χαρτογράφησης κινδύνου. Σε αυτή την μελέτη, μία σειρά από χάρτες χαρακτηριστικών χρησιμοποιήθηκαν για να βοηθήσουν την σκιαγράφησης της έκτασης των ροών. Οι χάρτες συμπεριλαμβάνουν χαρακτηριστικά λοφοσκιάς, καμπυλότητας και κλίσης που προέκυψαν από χρήση του λογισμικού GMT. Το αναθεωρημένο περίγραμμα ροής της λάβας χρησιμοποιήθηκε για τον υπολογισμό προσεγγίσεων όγκου ακριβείας για κάθε μία από τις ιστορικές ροές.
Ο όγκος των ροών λάβας εκτιμήθηκε με δύο τρόπους. Αρχικά χρησιμοποιήθηκε το λογισμικό Surfer για να προσδιοριστεί ο υπολειπόμενος όγκος μεταξύ δύο αρχείων πλεγμάτων, ένα πριν και ένα μετά την έκρηξη. Αυτό έγινε με αντίστροφη χρονολογική σειρά από αυτή με την οποία οι ροές δημιουργήθηκαν. Για την καλύτερη κατανόηση των λαθών σχετικά με τις εκτιμήσεις όγκου, δημιουργήθηκε μία δεύτερη μέθοδος με το λογισμικό GMT.
ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ
Το νέο δείγμα προσδίδει πλούτο πληροφορίας, συμπεριλαμβανομένων των ροών που δεν είχαν εντοπιστεί μέχρι τότε κάτω από την θάλασσα. Η μορφολογία των ροών λάβας εξαρτάται από αρκετούς παράγοντες. Μερικοί είναι:
- Θερμοκρασία
- Αντοχή διαρροής
- Ιξώδες
- Ρυθμός έκχυσης
- Τοπική τοπογραφική κλίση
ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ
Αυτή η μελέτη τονίζει τα πλεονεκτήματα του συνδυασμού υψηλής ανάλυσης LiDAR και δεδομένων πολυακτινικής βαθυμετρίας, ώστε να χαρτογραφηθούν με ακρίβεια η υποαέριες και υποβρύχιες προεκτάσεις των ροών λάβας. Το καινούργιο δείγμα αποκαλύπτει πλούσιες πληροφορίες σχετικά με την αρχική δημιουργία και εναπόθεση των ιστορικών ροών λάβας και διορατικότητα στα απλές ρεολογικές ιδιότητες του μάγματος. Ανιχνεύθηκαν νέες υποβρύχιες ροές βόρεια και ανατολικά της Νέας Καμένης.
Ακριβείς εκτιμήσεις του όγκου, οι οποίες προέκυψαν από το συνδυασμό LiDAR-πλέγματος βαθυμετρίας, υποδηλώνουν τυπική εξώθηση λάβας με ρυθμό 2m3s-1, κατά τη διάρκεια ιστορικών εκρήξεων στην Νέα Καμένη, ο οποίος είναι περίπου δύο φορές ταχύτερος από την αρχική εκτίμηση των Pyle και Elliott, που βασιζόταν μονάχα σε δεδομένα ξηράς.
Παρουσιάζεται μία νέα σχέση ανάμεσα στον όγκο εξωθημένης λάβας και την ενδιάμεσης περιόδου ανάμεσα σε εκρήξεις βασισμένη στις αναθεωρημένες εκτιμήσεις του όγκου. Αυτό θα επιτρέπει την πρόγνωση του μεγέθους νέων εξωθήσεων λάβας στην Καμένη, στο πρίσμα επερχόμενων εκρήξεων. Οι εκτιμήσεις του όγκου των ροών από το 1570 μ.Χ. μέχρι σήμερα οδηγεί σε έναν μέσο όρο ρυθμού εξώθησης στα 106m3 ετησίως. Με αυτό το ρυθμό το συνολικό οικοδόμημα των Καμένων νήσων θα μπορούσε να δημιουργηθεί μέσα σε 3200 χρόνια, δηλαδή ότι η δραστηριότητα στην περιοχή άρχισε το 1200 π.Χ. , λίγο μετά από την Μινωική έκρηξη.
