Непрерывный мульти-спутниковый мониторинг вулканов для обнаружения извержений на примере бокового прорыва вулкана Ключевской в феврале 2021 года

Ключевской — один из активнейших вулканов мира, его продуктивность достигает в среднем 60 млн т в год. Вулкан относится к Ключевской группе вулканов, расположен в 30 км от п. Ключи на правом берегу р. Камчатки, в 360 км от Петропавловска-Камчатского. Эруптивная деятельность вулкана известна с 1697 г. С 2014 г. постоянный спутниковый мониторинг вулкана Ключевской ведётся, в том числи и использованием информационной системы (ИС) «Дистанционный мониторинг активности вулканов Камчатки и Курил», которая создана и поддерживается ИВиС СО РАН, ИКИ РАН, ВЦ ДВО РАН и ДВ НИЦ «Планета». Для мониторинга вулканов в VolSatView имеются оперативно обновляемые данные спутниковых систем: NOAA-18/19, Terra и Aqua, Suomi NPP, Sentinel-3A, -3B. С марта 2016 г. в ИС поступают данные с геостационарного спутника Himawari-8, обновляемые каждые 10 мин. Детальное изучение извержений в VolSatView возможно с помощью спутников Landsat-7, Landsat-8, Sentinel-2 и др. В настоящее время в рамках мониторинга влк. Ключевской доступны для анализа около 200 спутниковых снимков в сутки.

Вершинное эксплозивно-эффузивное извержение вулкана происходило с 30 сентября 2020 г. по 8 февраля 2021 г. Анализ полученных по нему дистанционных данных был проведён специалистами ИВиС СО РАН, ИКИ РАН, ВЦ ДВО РАН и ДВ НИЦ «Планета».

Казалось, что вулкан успокоился (температура термальной аномалии в районе вершины постепенно снижалась), но 17 февраля на северо-западном склоне вулкана примерно на высоте 2,8 км н.у.м. на спутниковых снимках среднего разрешения была обнаружена новая термальная аномалия, температура и размер которой начали ежедневно повышаться. Например, хотя наблюдения за извержением и осложняла циклоническая активность в районе Камчатки, выяснено, что температура аномалии на склоне вулкана начала повышаться с 17 февраля, разность температур аномалии и фона в районе прорыва к 18 февраля повысилась до 82,9 °С (в 15:36 GMT на снимке JPSS-1), а к 20 февраля — до 112,2 °С (в 16:39 GMT на снимке JPSS 1). Стало ясно, что произошёл прорыв лавы на склоне вулкана, об этом 21 февраля была опубликована первая информация на сайте KVERT (http://www.kscnet.ru/ivs/kvert/van/?n=2021-28).

19 февраля на спутниковом снимке Landsat-7 было отмечено, и затем 21 февраля на снимке Sentinel-2A в ИС VolSatView подтверждено, что прорыв имеет два центра — более мощный верхний и слабый нижний (рисунок 1). 18 февраля на спутниковом снимке Sentinel-2A в 00:30 GMT в районе прорыва отмечалась повышенная парогазовая эмиссия (см. рисунок 1а).

Сразу после образования двух трещин, из них начала изливаться лава, на верхней трещине стал формироваться шлако-лавовый конус. К 23 февраля лавовые потоки растопили значительное количество снега и льда, и грязевые потоки полосой в 400 м спускались в районе р. Крутенькая по склону вулкана. Грязевые потоки по этой реке прошли в 7 км от п. Ключи. 21–22 февраля основные лавовые потоки начали внедряться в ледник Эрмана – самого мощного ледника Ключевской группы вулканов, занимающего плато между вулканами Ключевской – Камень и Ушковский – Крестовский и спускающегося с перевала крупным языком на 11 км в сторону р. Камчатки.
Площадь лавовых потоков, оценённая в ИС VolSatView по снимкам Sentinel-2, составляла: 21 февраля — 0,5 км2, 23 февраля — 0,91 км2, 26 февраля — 1,36  км2 (см. рисунок 1). На протяжении 10 дней активность извержения постоянно росла — увеличивалась площадь лавового поля, подрастал шлаковый конус на верхней трещине - на спутниковых снимках отмечалась крупная высокотемпературная термальная аномалия (см. рисунок 1).

Динамика активности извержения бокового прорыва влк. Ключевской хорошо прослеживается по изменению величины яркостной температуры в точке постоянных наблюдений со спутника Himawari-8 (рисунок 3.2.2.2). Хотя 19 и 26–28 февраля вулкан накрывала непогода, величина яркостной температуры аномалии быстро росла вплоть до 24 февраля и оставалась достаточно высокой в другие дни. Когда погода наладилась (2 марта), величина яркостной температуры уменьшилась на 20 К относительно максимальной величины 24 февраля — 320  К, и в дальнейшем понемногу снижалась (см. рисунок 2).

 

     

                                        а                                              б                                                  в

 

     

                                         г                                             д                                                  е

Рисунок 1 — Район бокового прорыва на северо-западном склоне влк. Ключевской на высоте 2,8 км н.у.м. вблизи ледника Эрмана на спутниковых снимках из ИС VolSatView в 2021 г.: а — парогазовая эмиссия в районе прорыва на Sentinel-2A, 18.02.2021, 00:30 GMT; две трещины прорыва на данных: б — Landsat-7, 19.02.2021, 23:29 GMT; в — Sentinel-2А, 21.02.2021, 00:40 GMT; г — Sentinel-2B, 23.02.2021, 00:30 GMT; д — Sentinel-2В, 26.02.2021, 00:40 GMT; е — Sentinel-2A, 28.02.2021, 00:30 GMT

 

Это хорошо согласуется со спутниковыми данными высокого разрешения: изначальная высокоинтенсивная эффузивная деятельность обеих трещин (истечение лавовых потоков), фонтанирование лавы на верхней кромке крупной трещины, благодаря которому шлак и вулканические бомбы наращивали шлаковый конус; постепенное снижение расхода лавы из нижней трещины и прекращение её работы к 28 февраля; снижение теплового потока с поверхности лавового поля в связи с его некоторым остыванием (см. рисунки 1, 2).

 
Рисунок 2 — Изменение величины яркостной температуры в канале 3,9 мкм прибора AHI спутника Himawari-8 в районе бокового прорыва влк. Ключевской с 15 февраля по 4 марта 2021 г.: 1 — первые признаки изменения температуры в зоне прорыва; 2 — парогазовая эмиссия в районе прорыва на Sentinel-2А, 18.02.2021, 00:30 GMT (здесь и далее см. рисунок 3.2.2.1); две трещины прорыва на данных: 3 — Landsat-7, 19.02.2021, 23:29 GMT; 4 — Sentinel-2А, 21.02.2021, 00:40 GMT; 5 — Sentinel-2В, 23.02.2021, 00:30 GMT; 6 — Sentinel-2В, 26.02.2021, 00:40 GMT; 7 — Sentinel-2A, 28.02.2021, 00:30 GMT (продолжается работа верхней трещины прорыва)

2 марта на изображениях с видеокамер наблюдался парогазовый столб над верхним шлако-лавовым конусом прорыва и фреатические взрывы над фронтом его лавового потока, внедрявшегося в ледник Эрмана. Пепел при фреатических взрывах поднимался до 3,5–4,0 км н.у.м. 2 марта вулканологи, в том числе соавтор статьи Д. Мельников, побывали на прорыве. Высота шлакового конуса достигала 50 м, длина агломератового (типа а-а) лавового потока от конуса до ледника Эрмана составляла 1,2 км.

Обнаружение побочного извержения вулкана Ключевской стало возможным благодаря ежедневному мониторингу вулкана с помощью спутниковых данных в ИС VolSatView и видеонаблюдений. Работа ИС VolSatView осуществляется благодаря ресурсам Дальневосточного центра НИЦ «Планета», Центра коллективного пользования (ЦКП) «ИКИ-Мониторинг» и ЦКП «Центр данных ДВО РАН»