DIFFERENTIAL INTERFEROMETRY AS A TOOL OF AN EARLY WARNING SYSTEM IN REDUCING THE VOLCANO RISK: THE CASE OF NISYROS VOLCANO

ΠΕΡΙΛΗΨΗ 
Σε αυτή τη μελέτη μια προσπάθεια να αξιολογήσει τη δυνατότητα να χρησιμοποιούν την τεχνική interferometric (INSAR) ως ένα επιχειρησιακό εργαλείο σε ένα σύστημα έγκαιρης προειδοποίησης σχετικά με την ηφαιστειακό κίνδυνο. Η τεχνικήINSAR εφαρμόστηκε στη Νίσυρο ηφαιστειογενές νησί που την περίοδο 1996-1998 και δείχνει μια εντατική σεισμική αναταραχή. Δύο ιντερφερομετρικές εικόνες που δημιουργήθηκαν καλύπτουν την περίοδο πριν από τη σεισμική δραστηριότητα (1995-1996). Στις δύο ιντερφερομετρικές εικόνες αναγνωρίστηκαν μοτίβα παραμόρφωσης που σχετίζονται με την παραμόρφωση εδάφους και έλαβαν χώρα πριν από τη σεισμική περίοδο αναταραχής. Οι επιχειρησιακές δυνατότητες της τεχνικής περιορίζεται κυρίως από της χαμηλής επαναλειψιμότητας του image aquisition και τις παραμέτρους που πρέπει να λάβει υπόψη, όπως κάθετη γραμμή βάσης, οι ατμοσφαιρικές συνθήκες, κλπ.. 
1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ 
Είναι γνωστό ότι ορισμένοι φυσικοί κίνδυνοι, μεταξύ των οποίων και ηφαιστειακές δραστηριότητες, παράγουν παραμόρφωση πριν από τη δραστηριότητα, κατά τη διάρκεια της, και μετά.Σε αυτή τη μελέτη, στο πλαίσιο του έργου Geowarn ΕΕ (IST 12310), καταβλήθηκε προσπάθεια προκειμένου  να αποδειχθεί η σκοπιμότητα του χώρου με τη χρήση τεχνικών όπως η διαφορική συμβολομετρία (DInSAR) ως ένα επιχειρησιακό εργαλείο σε ένα ολοκληρωμένο σύστημα έγκαιρης προειδοποίησης (EWS). Η δορυφορική τηλεπισκόπηση παρέχει ένα αποτελεσματικό εργαλείο για την αξιολόγηση του κινδύνου, τον περιορισμό των ζημιών κλπ. Υπάρχουν δύο διαφορετικές περιστάσεις υπό τις οποίες οι ηφαιστειολόγοι παρακολουθούν την δραστηριότητα στα ηφαίστεια: (1) αναταραχή σε ένα ηφαίστειο που ως τώρα «κοιμόταν», αλλά που μπορεί να ετοιμάζεται να εκραγεί και (2) δραστηριότητα σε ένα ηφαίστειο κατά τη διάρκεια μιας έκρηξη, ιδιαίτερα μακράς διαρκείας έκρηξη χαρακτηριζόμενη από επιταχυνόμενη δραστηριότητα ή παύσεις (όπως στο Kilauea, ή Αίτνα, ή την αργή οικοδόμηση θόλου στις εκρήξεις του Μοντσερράτ ή Unzen). Στην πρώτη περίπτωση, το ηφαίστειο θα εκραγεί μόνο εάν υπάρχει ανανεωμένη εισροή μάγματος από βαθιά μέσα στη γη. Μαγματική κίνηση που προκαλεί σεισμούς και τρόμο, εξ ου και η ευρεία χρήση των σεισμικών δικτύων με τη μέθοδο της παρακολούθησης. Η δορυφορική παρακολούθηση μπορεί να 
μπαίνει στο παιχνίδι μόνο όταν το μάγμα είναι αρκετά κοντά στην επιφάνεια για να παράγει παραμόρφωση επιφάνειας ή βελτιωμένη ροή θερμότητας ή εκπομπές αερίων (Francis et al. 1996). DInSAR είναι η τεχνική που επιτρέπει την παρακολούθηση παραμορφώσεων επιφάνειας που παράγεται, δηλαδή ή τις κατ 'όγκο μεταβολές του φλοιού του θαλάμου του μάγματος ή τα σεισμικά γεγονότα (Coulson 1993, Massonnet και Rabaute 1993, Lu et al 1997, Kobayasshi et al, 1999, Παρχαρίδης και Λάγιος 2000, Clifton et al. 2002, Sachapazi et al. 2002). Ο χώρος δοκιμών για την εφαρμογή ήταν η Νίσυρος και αυτό οφείλεται στην ιδιαιτερότητα της που περιλαμβάνει σύνθετους ηφαιστειακούς και άλλους συναφείς κινδύνους (Φυτίκας et al. 1984, Francalanci et al.1995). Το 1996 (κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού) και το 1997, η σεισμική δραστηριότητα ξεκίνησε με σεισμούς μεγέθους έως και 5,5 και με υπόκεντρα μέχρι βάθους 10 χιλιομέτρων, καταστρέφοντας 30 σπίτια στο Μανδράκι. Ο εντοπισμός των δυνητικών παραμορφώσεων στο νησί πριν από τη σεισμική διαταραχή αποτελεί το κύριο καθήκον.
Το ραντάρ απεικόνισης μέσω δορυφόρου (SAR) μέσο έργα ακτινοβολούν συνεκτική ακτινοβολίας μικροκυμάτων στην επιφάνεια της Γης και την καταγραφή των backscattered προβληματισμού σήμα από αντικείμενα, με το αιτιολογικό διατηρώντας τόσο πλάτος και τη φάση πληροφορίες στην ηχώ ραντάρ κατά τη διάρκεια απόκτηση δεδομένων και μετέπειτα επεξεργασία. Η ακτινοβολία αυτή μπορεί να περιγραφεί με τρεις ιδιότητες Μήκος κύματος - η απόσταση ανάμεσα στις κορυφές των κυμάτων.Amplitude - η μετατόπιση του κύματος κατά τις ώρες αιχμής.
Φάση - περιγράφει την αλλαγή του κύματος από κάποιο άλλο κύμα. Φάση είναι συνήθως μετριέται σε γωνιακό μονάδες, όπως μοίρες ή ακτίνια.
4 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ-ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ
Και στις δύο περιπτώσεις η παραγόμενη συνοχή ήταν καλή με αρκετά καλή για το μεγαλύτερο μέρος του νησιού, εκτός από βορειοδυτικό τμήμα του. Τα παραγόμενα ιντερφερογράμματα από το πρώτο ζεύγος καλύπτουν την περίοδο 22-5-95 με 22-1-96 σαφώς πριν από τη σεισμική περίοδο αναταραχής. Στην εικόνα ένα ιντεροφερομετρικό μοτίβο καλύπτει το μεγαλύτερο μέρος του νησιού, (ίσο με 28 mm παραμόρφωση του εδάφους κατά μήκος της γραμμής του χώρου του αισθητήρα) αναγνωρίστηκε και αξιολογείται. Ένα δεύτερο μοτίβο που βρίσκεται στο ΝΔ άκρο του νησιού αναγνωρίστηκε επίσης. Το ιντεροφερόγραμμα που παράγεται από το δεύτερο ζευγάρι καλύπτει την περίοδο από 4-9-95 με 20-8-96 και συμπίπτει με την έναρξη της περιόδου σεισμικής αναταραχής. Στην εικόνα δύο ιντεροφερομετρικά μοτίβα είχαν αναγνωριστεί. Ένα μοτίβο κατανέμεται χωροταξικά σε όλο το νησί και έχει σχεδόν  σχήμα πετάλου που ανοίγει στο βορειοδυτικό τμήμα του νησιού. Το δευτερο μοτίβο εμφανίζεται πλήρως μόνο στο ΝΔ τμήμα του νησιού και εν μέρει κατά μήκος της νότιας ακτής. Στο δεύτερο μοτίβο η αντίστοιχη παραμόρφωση είναι 5,6 εκατοστά (2x28mm) κατά μήκος της γραμμής του χώρου του αισθητήρα.
Περιορισμένη χωρική και χρονική ανάλυση των διαθέσιμων δεδομένων μέσω δορυφόρου σημαίνει ότι, για τους περισσότερους εγγύς κινδύνους, χρησιμοποιούνται κυρίως ως συμπληρωματικές πληροφορίες για τις τρέχουσες ηφαιστειακές δραστηριότητες, και μετά την αξιολόγηση των καταστροφών στη μείωση και την πρόληψη μελλοντικών καταστροφών.
Η χρήση των επιχειρησιακών λύσεων διαχείρισης καταστροφών που χρησιμοποιούν τις δυνατότητες τωνδιαστημικών συστημάτων μπορούν να επιτευχθεί με την ανάπτυξη λύσεων που ενσωματώνουν τη χρήση των διαστημικών τεχνολογιών, συμπεριλαμβανομένων των υπηρεσιών και άλλα προϊόντα των διαστημικών συστημάτων μαζί με άλλες μη διαστημικές πηγές, όπως πληροφορίες εδάφους.
Τα αποτελέσματα δείχνουν σαφώς την ανάγκη για να συμπεριλαμβάνεται συστηματικά η τεχνική DiNSAR ως σημαντικό συστατικό στοιχείο σε μια EWS αν και στην πραγματικότητα δεν είναι δυνατό να εφαρμοστεί η τεχνική του "πραγματικού χρόνου ".