Безкоштовний повнотекстовий зондування до глобального моніторингу вулканів з використанням мультисенсорних дозорних місій
Утиліта різних типів датчиків, як космічних, так і наземних, що використовується MOUNTS для моніторингу різних вулканічних процесів. Виникнення цих явищ може сильно різнитися в залежності від вулкана [11, 26], і тому зазначені терміни подаються в орієнтовному порядку. Процеси, позначені зірочкою, ілюструються в цій роботі. Приблизна частота повторного відвідування кожного використовуваного супутникового продукту позначається кольоровим маркером (детальніше див. Таблицю 1). Окрім Sentinel-3, всі дані доступні на веб-сайті MOUNTS. USGS: Геологічна служба США; SAR: радар із синтетичною діафрагмою; SWIR: короткохвильовий інфрачервоний (SWIR).
Робочий процес системи моніторингу MOUNTS, управління автоматизованим запитом даних, завантаженням, обробкою та розповсюдженням супутникових (Sentinel-1 (S1), -2 (S2) і -5P (SP5)) та наземних (глобальні каталоги USGS і GEOFON) на ряді вулканів по всьому світу.
Знімок стандартної веб-сторінки, однакової для кожного відстежуваного вулкана, та опис змісту меню.
Робочий процес для виявлення деформації грунту за допомогою попередньо навченої згорткової мережі: (a) навчання згорткової нейронної мережі (CNN) із використанням синтетичних даних (див. Додатковий матеріал S2), (b) використання попередньо навченого CNN для виявлення для виявлення фазових градієнтів та декорреляційну маску в реальних інтерферограмах (Пітон де ла Фурнез у цьому прикладі), (c) розгортання фаз для відновлення переміщень землі та виведення оцінки деформації, визначеної як стандартне відхилення карти переміщення, (d) розповсюдження даних у вигляді зображень та часові ряди на загальнодоступному веб-сайті (www.mounts-project.com) та сповіщення електронною поштою зацікавленим користувачам про перевищення порогового значення.
Приклад виявлення поверхневих деформацій, пов’язаних із проникненням магми в Пітон-де-ла-Фурнез (острів Реюньйон). (a) Загорнуті інтерферограми та (b) карти деформації в радіолокаційній прямій видимості (LOS), отримані в результаті розгортання інтерферограми (див. малюнок 4). (c) Показник деформації DEF, обчислений за картою деформації. (d) Кількість гарячих пікселів, виявлених на зображенні SW2 SWIR (помаранчева крива, обчислена за допомогою MOUNTS), та вулканічна випромінювальна потужність (VRP), відновлена з даних MODIS (чорні маркери, обчислені MIROVA). Епізоди виверження нумеруються від 1 до 5 і виділяються сірими зонами на основі часу виверження, передбаченого OVPF (Observatoire Volcanologique du Piton de la Fournaise): 0,7, 34,6, 0,8, 47 та 19,9 днів відповідно, публічно доступні за адресою http://www.ipgp.fr/fr/ovpf/activite-recente-piton-de-fournaise. Ерупційний епізод 5 детально показаний на малюнку 9, на якому також відображаються дані SO2.
Приклад виявлення розташування потоку лави в Ерта-Елі (Ефіопія) з використанням як інтерферометричної когерентності S1, так і аналізу SWIR SWIR. (a) Область декореляції, пов'язана з вулканічною активністю, обчислюється як кількість пікселів, де когерентність b) Кількість гарячих пікселів (× 10 6), виявлених на зображенні S2 SWIR (маска 50 × 50 км). (c) Показник деформації DEF, обчислений за картою деформації (розгорнута інтерферограма). Карти узгодженості (верхній рядок зображень) та SWIR-зображення (нижній рядок зображень) відображаються у вибрані дати, при цьому просторові масштаби змінюються залежно від фази виверження: (i) доерупційна фаза з інтенсивною активністю на озерах лави вершини, 2 × 2 маска км; (ii) початок виверження, що проявляється деформацією поверхні та отвором нового вивержуваного отвору,
Маска 12 × 12 км; (iii) ранні стадії ефузійної активності (виділено сірою рамкою), що показує розташування потоків лави як на північному, так і на південному флангах вулкана,
Маска 12 × 12 км; (iv) просунуті стадії ефузійної активності, коли фронт потоку лави досягає максимальної відстані від вентиляційного отвору, маска 11,5 × 19,5 км. Червоне поле, відображене на зображеннях когерентності, стосується маски 2 × 2 км, зосередженої на активних озерах лави.
Приклад виявлення пірокластичного потоку після виверження Фуего (Гватемала) у червні 2018 року. (a) Коефіцієнт коефіцієнта інтенсивності SAR (поляризація VV), обчислений між SAR 1 зображення, отриманим до виверження (2 червня 2018 00:13), і коефіцієнтом SAR 2, отриманим після (8 червня 2018 00:14). Синій та червоний кольори вказують відповідно на зменшення та збільшення інтенсивності зворотного розсіювання. (b) SWIR-зображення S2, отримане 4 червня 2018 року, 16:18 UTC. (c) Інтерферометрична когерентність між зображеннями SAR 1 і SAR 2.
Два приклади морфологічних змін, виявлених за інтенсивністю SAR (зображення у верхніх рядках, чорні маркери на шкалі часу) та найближче отримання SIR SWIR (зображення в нижніх рядках, оранжеві маркери на шкалі часу). Часова еволюція найвизначніших морфологічних змін, помітних на знімках SAR, зображена праворуч. (а) Кальдерний колапс Кілауеа (Гаваї) протягом перших місяців виверження флангу у 2018 році. (b) Зростання острова Анак Кракатау (Індонезія) протягом місяців, що передували цунамігенному зсуву 2018 року, та кальдери у формі підкови після зсуву. На цьому малюнку спекл видаляється із зображень SAR за допомогою нелокального фільтру засобів [78] (NDSAR, https://github.com/odhondt/ndsar), а тонове відображення зображень SWIR фіксується таким чином, щоб кольори та контрасти були на кожному зображенні однаково. Дивіться Додатковий матеріал S3 та S4 щодо відеоанімації, що триває кілька місяців.