Мониторинг рождения нового экструзивного купола вулкана Шивелуч (Камчатка) в 2024 г. на основе информационной системе VolSatView

Шивелуч — один из наиболее активных вулканов Камчатки, расположен в северной части Центральной Камчатской депрессии, в 50 км от пос. Ключи и в 450 км от Петропавловска-Камчатского (http://www.kscnet.ru/ivs/kvert/volc?name=Sheveluch). Ежедневный спутниковый мониторинг вулкана Шивелуч проводится учёными из Камчатской группы реагирования на вулканические извержения (KVERT − Kamchatkan Volcanic Eruption Response Team) Института вулканологии и сейсмологии (ИВиС) ДВО РАН с 2002 г. (Гирина и др., 2018; Girina et al., 2023). С 2014 г. он выполняется c помощью информационной системы (ИС) «Дистанционный мониторинг активности вулканов Камчатки и Курил» (VolSatView, http://kamchatka.volcanoes.smislab.ru)

После мощного эксплозивного извержения вулкана Шивелуч в 2023 г., непрерывно продолжавшегося 10–13 апреля, на юго-западном склоне вулкана в районе древних лавовых куполов образовалась крупная трещинная зона. После улучшения погоды в районе Шивелуча, 30 апреля 2023 г. на куполе Каран было обнаружено несколько крупных фумарол, в дальнейшем их активность оставалась высокой: парогазовый столб поднимался порой до 3−3,5 км над уровнем моря (н.у.м.) (рисунок 1). С 30 апреля 2023 г. в районе купола Каран начала отмечаться термальная аномалия (рисунок 2). Разность Температур термальной Аномалии и Фона (РТАФ) с 30 апреля 2023 г. по 26 апреля 2024 г. изменялась от 2,1 до 18,8 °С, составляя в среднем 9,6 °С (выборка из 642 ночных значений разности температур аномалий и фона по данным приборов AVHRR, MODIS, VIIRS, SLSTR, МСУ-МР. Как хорошо видно из рисунка 3.3.3.2, температура аномалии в районе купола Каран была значительно меньшей, чем температура аномалии в районе активного купола Молодого Шивелуча.

 

Рисунок 1 — Пример высокой парогазовой активности купола Каран
на юго-западном склоне вулкана Шивелуч 21 сентября 2023 г. Фото И.А. Нуждаева

 
Рисунок 2 — Разность температуры термальных аномалий и фона активного купола вулкана Молодой Шивелуч и купола «300 лет РАН» в 2023–2024 гг. по ночным данным спутников JPSS-1/2 и Suomi NPP (4-й канал прибора VIIRS) из ИС VolSatView

26 апреля 2024 г. на спутниковом снимке JPSS-1 (прибор VIIRS, 4 канал) в 15:07 UTC в районе купола Каран была обнаружена яркая термальная аномалия, РТАФ которой увеличилась с 8 до 59,7 °С (см. рисунок 3.3.3.2), а в 16:23 UTC достигла 95 °С (по данным спутника Aqua, прибор MODIS).

Резкий рост РТАФ над фоном активности означает поступление на поверхность земли магматического вещества. Таким образом 26 апреля 2024 г. уникальное явление: рождение нового вулканогенного образования − лавового купола, который получил название «300 лет РАН».
Яркое свечение купола начало наблюдаться в ночное время по видеокамерам, работающим в инфракрасном режиме (например, http://www.kscnet.ru/ivs/kvert/imgs/2966.jpg). Мощная парогазовая деятельность с выносом вулканогенных аэрозолей до 4 км н.у.м. сопровождает выжимание купола «300 лет РАН» (например, http://www.kscnet.ru/ivs/kvert/imgs/2965.jpg).

Наиболее мощно новый купол рос в первые недели, максимальная РТАФ 90,4 °C была зафиксирована 2 мая 2024 г. на спутниковом снимке Suomi NPP в 16:07 UTC (см. рисунок 2). В дальнейшем температура лавового купола начала постепенно снижаться, связано это, вероятно, с большим объёмом остывающего лавового и агломератового материала, перекрывающего канал поступления свежего магматического вещества.

Более детальная временная динамика изменения значений разности температур термальных аномалий и фона в районе куполов Шивелуча, полученная на основе данных канала 4 мкм прибора AHI (англ.: Advanced Himawari Imager) спутника Himawari-9 в период с 22.04.2024 по 10.05.2024, представлена на рисунке 3. Пространственное разрешение прибора AHI составляет 0,5 км в видимом канале и 1 км в ИК-канале в подспутниковой точке. Частота съемки прибором поверхности земли − один снимок каждые 10 мин. Например, на рисунке 3 наблюдается постепенный рост термальной активности нового купола «300 лет РАН» и ее кульминация 2 мая 2024 г. (РТАФ достигла 54 °С), в отличие от купола Молодого Шивелуча, термальная активность которого в среднем оставалась на одном и том же уровне (РТАФ не превышала 10–13 °С). Информация о РТАФ, полученная по разным спутниковым данным (приборы VIIRS и AHI), одинаково ярко показывает кульминационные события, связанные с вулканизмом.

Рисунок 3 — Разность температур термальных аномалий и фона активного купола вулкана Молодой Шивелуч и купола «300 лет РАН» в период с 22.04.2024 по 10.05.2024 по дневным и ночным данным спутника Himawari-9 (канал 4 мкм прибора AHI)

По данным Системы оповещения о вулканическом пепле и SO2 Службы поддержки авиации (англ.: Support Aviation Control Service (SACS) SO2 and Ash Notification System, http://sacs.aeronomie.be), с помощью инструмента TROPOMI (англ.: Tropospheric Ozone-Monitoring Instrument), 4 мая 2024 г. в районе купола «300 лет РАН» было зарегистрировано облако диоксида серы (SO2) площадью 40789 км2 и массой 1,438 кт (https://sacs.aeronomie.be/alert/TropomiNrt/2024/05.alt/04/img/20240504_030541_111_vcd_interpol.gif).

Инфракрасная съемка нового купола была выполнена сотрудником ИВиС ДВО РАН И.А. Нуждаевым 8 мая 2024 г. (рисунок 4). Хорошо выражено купольное строение короны экструзии, крутые обрывы в ее привершинной части и многочисленные раскаленные лавины по всему ее периметру. Выжимание купола сопровождается мощной парогазовой активностью. Высота купола была оценена в 70 м, диаметр его основания превышал 400 м (http://www.kscnet.ru/ivs/volcanoes/inform_messages/2024/Sheveluch_04/).

 
а                                                                                 б
Рисунок 4 — Изображения нового лавового купола «300 лет РАН» у юго-восточного подножия древнего купола Каран вулкана Шивелуч в инфракрасном (а) и  видимом (б) каналах получены с помощью системы DJI Mavic 3 Thermal

Новый купол хорошо выделяется на радиолокационных данных, получаемых спутником Sentinel-1A на нисходящих сеансах (рисунок 5). При этом следует отметить, что на восходящих сеансах того же спутника купол практически не различим.

На снимке со спутника Sentinel-2B (прибор MSI, англ. Multispectral Instrument) от 00:29 UTC 7 июня 2024 г. купол «300 лет РАН» хорошо выражен: он расположен у юго-восточного подножия купола Каран. Купол вытянут (по азимуту 260°) на 800 м вдоль небольшого распадка, ширина его достигает 500 м, причем его юго-восточная часть уже перевалила через борт распадка. Площадь короны купола составляет 0,19 км2, площадь его подножия – 0,28 км2. Небольшое подпрудное озеро размером 244×160 м и площадью 0,03 км2 примыкает к северо-западному борту купола (рисунок 6). Размер активного купола вулкана Молодой Шивелуч достигает 1000×900 м, видимая площадь купола составляет 0,7 км2 (рисунок 6).

 
а                                                                                  б
Рисунок 5 — Новый лавовый купол «300 лет РАН» (изображение (б) – увеличенное в 4 раза изображение (а)). Цветосинтезированное разновременное изображение, полученное на основе данных спутника Sentinel-1А (поляризация VV, нисходящий сеанс). R - данные за 06.06.2024, G – данные за 13.05.2024, B – данные за 26.01.2024
 

Рисунок 6 — Новый лавовый купол «300 лет РАН» на спутниковом снимке Sentinel-2B от 00:29 UTC 7 июня 2024 г. Данные из ИС VolSatView

Таким образом, 26 апреля 2024 г. произошло уникальное событие: рождение вулканогенного образования вулкана Шивелуч – нового лавового купола, получившего название «300 лет РАН». Следует отметить, что появление купола было предсказано учеными KVERT 30 апреля 2023 г., и, благодаря ежедневному спутниковому мониторингу вулкана в ИС VolSatView, было зафиксировано ими 26 апреля 2024 г.

Термальная и парогазовая активность в районе древнего купола Каран начала отмечаться после мощного извержения вулкана Молодой Шивелуч 10-13 апреля 2023 г. В течение года прорабатывался канал, по которому 26 апреля 2024 г. магматическое вещество было выжато на дневную поверхность. По состоянию на 7 июня 2024 г. размеры купола «300 лет РАН» составляют: высота 100 м, длина 800 м, ширина 500 м, площадь короны купола 0,19 км2. Извержение купола «300 лет РАН» продолжается.