Awalnya dikembangkan untuk menunjukkan serangan pesawat selama Perang Dunia II, teknologi radar canggih saat ini dapat mendeteksi target pergerakan yang sangat berbeda: pergeseran kerak bumi yang terjadi selambat pertumbuhan kuku jari Anda.
Data radar dari satelit seperti ESA's Envisat digunakan untuk membangun 'interferogram' yang menunjukkan pergerakan darat skala milimeter. Gambar-gambar pelangi ini memberi para ilmuwan wawasan baru tentang gerakan tektonik, dan kemampuan yang ditingkatkan untuk menghitung bahaya yang muncul ketika gerakan lambat ini mempercepat, dalam bentuk gempa bumi atau aktivitas vulkanik.
Payload sepuluh instrumen pada Envisat mencakup instrumen Advanced Synthetic Aperture Radar (ASAR) yang dirancang untuk memperoleh gambar radar dari permukaan Bumi. Bagian dari 'misi latar belakang' yang ditugaskan Envisat karena mengorbit dunia setiap 100 menit adalah untuk memprioritaskan akuisisi ASAR atas sabuk seismik yang mencakup 15% dari permukaan tanah.
"Pada saat Envisat menyelesaikan misi nominal lima tahunnya, kita harus memiliki jumlah gambar yang memuaskan di semua sabuk seismik," kata Profesor Barry Parsons dari Pusat Pengamatan dan Pemodelan Gempa Bumi dan Tektonik di Universitas Oxford.
“Untuk mendeteksi deformasi tanah halus yang kami minati, kami memerlukan gambar radar berulang dari setiap situs. Kami kemudian menggabungkan pasangan gambar bersama-sama menggunakan teknik yang disebut SAR interferometri, atau singkatnya InSAR, untuk menunjukkan setiap perubahan antara akuisisi. " (Untuk informasi lebih lanjut lihat tautan: Bagaimana cara kerja interferometri?)
Untuk secara akurat mengukur penumpukan lambat ketika lempeng tektonik bergerak saling berhadapan di sepanjang sabuk seismik Bumi, banyak interferogram digabungkan, yang membutuhkan banyak gambar SAR individu.
"Alasan untuk ini adalah untuk meminimalkan gangguan atmosfer, relatif terhadap sinyal deformasi kerak kecil yang kami tertarik," tambah Parsons. "Menggunakan data dari pendahulu Envisat, ERS, kelompok kami baru-baru ini mengukur pergerakan tektonik di seluruh Tibet barat dengan akurasi beberapa milimeter per tahun. Hasilnya menunjukkan bahwa tingkat slip di seluruh patahan utama di wilayah itu jauh lebih kecil daripada yang diperkirakan sebelumnya dan bahwa dataran tinggi Tibet berubah bentuk seperti fluida. ”
InSAR juga dapat digunakan untuk menganalisis gerakan tanah yang jauh lebih tiba-tiba: para peneliti baru-baru ini menggunakan data Envisat untuk memetakan deformasi tanah yang terkait dengan gunung berapi Piton de la Fournaise yang sangat aktif di Pulau Runion di Samudra Hindia di Samudra Hindia, dan untuk mengidentifikasi kesalahan yang menyebabkan gempa Bam Iran di Desember 2003.
Menemukan kesalahan setelah bencana Bam
Lebih dari 26000 orang tewas pada tanggal 26 Desember 2003, ketika gempa bumi berskala 6.3 Richter menghancurkan kota oasis Iran, Bam. Benteng kuno? ditunjuk sebagai situs Warisan Dunia? runtuh menjadi puing-puing. Piagam tentang Ruang dan Bencana Utama diaktifkan sehingga pesawat ruang angkasa termasuk Envisat memperoleh citra untuk mendukung upaya bantuan internasional.
Mengikuti misi latar belakang Envisat, sebuah gambar pra-gempa telah diperoleh di sekitar Bam pada tanggal 3 Desember 2003, dan ini dikombinasikan dengan gambar pasca-gempa yang diperoleh 7 Januari 2004? tanggal akuisisi ulang paling awal mungkin karena 35 hari liputan global Envisat? untuk melakukan InSAR.
"Ini adalah pertama kalinya data Envisat digunakan untuk menghasilkan interferogram setelah gempa bumi besar," kata Parsons, bagian dari tim internasional yang mempelajari gempa Bam termasuk peserta dari Survei Geologi Iran dan Laboratorium Jet Propulsion AS.
Hasilnya mengejutkan, membuktikan bahwa sementara Bam terletak di sabuk seismik, gempa khusus ini datang dari titik yang tidak diharapkan siapa pun. Iran seperti mengisi sandwich geologis ketika lempeng Arab maju ke Eurasia, dan begitu banyak kesalahan seismik terjadi di wilayahnya. Terutama, kesalahan Gowk yang terletak di barat Bam telah menyebabkan beberapa gempa besar terjadi selama dua dekade terakhir.
Namun interferogram Envisat menunjukkan gempa Bam telah dihasilkan dari pecahnya kesalahan yang sebelumnya tidak terdeteksi yang meluas di bawah bagian selatan kota, keberadaannya terlewatkan oleh survei darat. Kesalahan muncul sebagai pita diskontinuitas yang berbeda dalam interferogram, dengan gerakan di kedua sisi berkisar antara sekitar lima hingga setinggi 30 sentimeter.
Selain menyoroti perubahan permukaan seperti itu, hasil InSAR dapat digunakan untuk mengintip secara tidak langsung di bawah tanah, dengan model perangkat lunak yang menghitung kejadian geologis apa yang cocok dengan peristiwa permukaan. Dengan Bam mereka menemukan slip yang melebihi dua meter telah terjadi pada kedalaman rata-rata 5,5 kilometer, di sepanjang jenis patahan yang berbeda.
Datang lagi
Semakin tepat posisi pesawat ruang angkasa dapat dikendalikan, semakin kecil garis dasar gambar InSAR - jarak spasial antara akuisisi gambar awal dan tindak lanjut - dan semakin baik kualitas interferogram akhir. Selama Bam awal Envisat mengunjungi kembali, baseline cukup besar sehingga data elevasi digital ERS diperlukan untuk mengurangi efek topografi yang disebabkan oleh sudut tampilan bergeser.
Namun untuk kunjungan berikutnya, 35 hari kemudian, kemudi pesawat ruang angkasa begitu tepat sehingga tidak ada kompensasi topografi yang diperlukan, mewakili pencapaian operasional yang hebat untuk Envisat.
"Tim Flight Dynamics kami telah menghitung akurasi 93 cm menggunakan hasil penentuan orbit yang tepat dari DORIS (Orbitografi Doppler dan Radioposisi Terintegrasi dengan Satelit) dan pengamatan jarak laser," kata Manajer Pesawat Luar Angkasa Envisat Andreas Rudolph.
“Manuver orbit khusus diperlukan untuk mencapai akurasi ini, bersama dengan kerja keras dari tim di European Space Operations Center (ESOC) di sini di Jerman dan European Space Research Institute (ESRIN) di Italia? belum lagi sedikit keberuntungan! "
Survei gunung berapi aktif
Radar interferometri digunakan untuk mempelajari gempa bumi serta gunung berapi - Envisat telah mengumpulkan data pada satu contoh yang sangat hidup dari yang terakhir.
Berdiri 2631 meter di atas Samudra Hindia, gunung berapi Piton de la Fournaise tidak terletak di sepanjang sabuk seismik atau 'Cincin Api' yang terkait, tetapi? seperti Hawaii di sisi lain planet ini? terletak di atas 'hotspot' magma di mantel Bumi.
Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP) mengoperasikan Volcano Observatory in-situ untuk memantau erupsi dan aktivitas terkait.
“Kami telah mengamati gunung berapi basaltik ini selama 25 tahun terakhir? itu adalah salah satu gunung berapi paling aktif di dunia, ”komentar Pierre Briole dari IPGP. “Dalam enam tahun terakhir telah terjadi 13 letusan, dengan durasi rata-rata satu bulan. Antara tahun 1992 dan 1998 adalah waktu yang tenang, sementara delapan letusan terjadi antara tahun 1984 dan 1992. ”
Proses bawah tanah yang dalam mendorong aktivitas vulkanik permukaan? celah dan letusan lava terjadi karena saluran lava atau 'tanggul' yang memanjang dari ruang magma tekanan tinggi. Deformasi tanah baik naik atau turun di sekitar gunung berapi memberikan wawasan tentang apa yang terjadi di bawah tanah, tetapi sampai saat ini jumlah titik tanah yang dapat diukur sangat terbatas.
"Kembali ke masa instrumen geodetik berbasis darat, butuh beberapa minggu untuk mengukur koordinat mungkin 20 poin, hingga akurasi sekitar satu sentimeter," kenang Briole. “Kemudian pada awal 1990-an muncul Global Positioning System (GPS). Dengan menggunakan GPS, kami dapat meningkatkan jumlah titik yang diukur sepuluh kali lipat selama kampanye selama seminggu, ke akurasi setengah sentimeter. Tapi deformasi tanah yang disebabkan oleh letusan biasanya sangat terlokalisasi di ruang angkasa, dan 200 titik ini tersebar di seluruh wilayah gunung berapi. "
Butuh teknologi berbasis luar angkasa lainnya untuk meningkatkan GPS: interferogram Piton de la Fournaise, berdasarkan lebih dari 60 gambar Envisat yang diperoleh selama tahun lalu. IPGP adalah bagian dari tim yang memanfaatkan data yang juga mencakup peserta dari Blaise Pascal (Clermont-Ferrand II) dan Universitas R? Union.
"Kami beruntung dengan Piton de la Fournaise, karena lokasinya yang terpencil di tengah lautan berarti tidak ada bentrokan dengan target potensial Envisat lainnya, dan karenanya kami mendapatkan lebih banyak akuisisi daripada sebagian besar pengguna citra ASAR lainnya," Briole menambahkan . “InSAR dari Envisat telah membuktikan alat yang sangat kuat bagi kami, karena memberikan kepadatan informasi yang sangat tinggi di seluruh gunung berapi.
“Dengan letusan baru yang terjadi begitu sering kampanye darat kami tidak dapat mengimbangi tetapi interferometri memberi kami data pada setiap letusan. Dan sementara gunung berapi adalah tempat yang sangat sulit untuk dioperasikan? sering dengan visibilitas yang buruk dari cuaca dan sisi timur yang sangat curam? semua bagian gunung berapi hingga garis vegetasi dapat diakses dengan InSAR. ”
InSAR mengungkapkan pola inflasi tanah di bulan-bulan sebelum letusan baru, karena tekanan di ruang magma meningkat. Setelah letusan, tekanan mereda dan deflasi terjadi.
Juga diungkapkan adalah deformasi lokal yang terjadi ketika magma merambat merambat dan mencapai permukaan. Sejauh mana deformasi yang terkait dengan celah baru menunjukkan kedalaman di mana ia berasal? semakin luas inflasi, semakin dalam turun tanggul.
Pemantauan gunung berapi InSAR pertama kali dilakukan menggunakan data ERS, menghasilkan interferogram yang menunjukkan Gunung Etna yang sangat aktif di Italia muncul untuk 'bernapas' di antara letusan. Dan survei interferogram dari gunung berapi yang tampaknya sudah punah di sepanjang bagian terpencil Andes telah menunjukkan gerakan tanah yang mengindikasikan bahwa beberapa di antaranya masih aktif.
“Ada banyak jalur penyelidikan yang menarik menggunakan teknik ini, termasuk pertanyaan apakah mungkin untuk memprediksi kapan gunung berapi akan meletus, dan - dengan patahan seismik yang sering terjadi di dekat gunung berapi - pertanyaan apakah aktivitas seismik dan letusan gunung berapi terhubung, ”tambah Briole.
“Untuk saat ini tim kami tertarik untuk mengkarakterisasi Piton de la Fournaise seakurat mungkin, untuk menyempurnakan teknik yang nantinya dapat kami terapkan pada gunung berapi di tempat lain dan jika mungkin untuk meningkatkan jumlah akuisisi sehingga dapat menunjukkan bahwa pemantauan InSAR terhadap gunung berapi memiliki potensi operasional. , memberikan peringatan dini bagi otoritas perlindungan sipil. "
Sumber Asli: Siaran Berita ESA
