Der Koffer steht dort, 300 Meter vom Krater entfernt, auf der schwarzen Asche. Im Inneren fangen Hochgeschwindigkeitskameras jedes glühende Fragment ein, das Stromboli in den Himmel schleudert. Draußen sind Vulkanologen des INGV bereits ins Tal hinabgestiegen. Sie steigen einmal täglich auf, gerade lange genug, um Batterien und Speicherkarten zu wechseln. Der Rest liegt nun an Stromboli. SKATE Ganz von allein: aufzeichnen, synchronisieren, warten. Wenn eine Explosion lkw-große Gesteinsbrocken mit Überschallgeschwindigkeit durch die Luft schleudert, ist das System bereits bereit. Hunderte Bilder pro Sekunde, präzise Temperaturmessung und der Klang des Ausbruchs. Alles in einer einzigen Sequenz, perfekt aufeinander abgestimmt. Fünf Jahre wie diese, über tausend analysierte Explosionen an aktiven Vulkanen. Keine Forscher, die stundenlang in der Gefahrenzone ausharren mussten. Ein Koffer im Wert von 58 €, der die Risiken minimiert.
Wenn ein Aufenthalt in der Nähe aktiver Vulkane zu teuer ist
Das Filmen einer explosiven Eruption aus nächster Nähe war schon immer kompliziert. Man muss Kameras aufstellen, stundenlang warten, bis etwas passiert, und hoffen, dass alles zum richtigen Zeitpunkt passiert. Die Forscher müssen vor Ort bleiben und sind giftigen Gasen, Lavabrocken und extremen Temperaturen ausgesetzt.
L 'Nationales Institut für Geophysik und Vulkanologie (INGV) präsentierte im Juli 2024 die Ergebnisse eines anderen Ansatzes: SKATE, Short für Aufbau für die kinematische Erfassung von explosiven EruptionenEine tragbare Sternwarte, die alles von selbst erledigt.
Das System wurde entwickelt von Technologieausrüstung – Engineering-Lösungen (TEES) und Dewesoft, gemäß den INGV-Spezifikationen. Es kostet etwa 58 US-Dollar und passt in einen Hartschalenkoffer aus Polypropylen. Der Koffer enthält: eine Wärmebildkamera die mit 32 Bildern pro Sekunde aufzeichnet ein Hochgeschwindigkeits- die bei Temperaturspitzen kurze Feuerstöße abgibt, akustische Sensoren, ein wasserdichter ComputerAlles synchronisiert in Echtzeit. Wenn eine Explosion erfolgt, ist SKATE bereit. Kein manuelles Warten, kein Risiko, den entscheidenden Moment zu verpassen.
Stromboli, ein natürliches Labor für aktive Vulkane
Stromboli Er ist einer der wenigen permanent aktiven Vulkane der Erde. Seit Jahrhunderten bricht er stündlich aus, wobei kleine Explosionen glühende Lavafragmente, Lapilli und Asche ausstoßen. Rund 500 Einwohner und Tausende von Touristen leben in der Nähe dieses Naturschauspiels. Für Vulkanologen ist er ein ideales Labor: zugänglich, konstant und relativ vorhersehbar. Das INGV überwacht ihn mit seismischen Netzwerken, fest installierten Kameras und GPS-Stationen. Um jedoch die Funktionsweise einer Explosion wirklich zu verstehen, sind detaillierte Daten erforderlich: die Geschwindigkeit der Fragmente, die Temperatur des Magmas, das Geräusch des Ausbruchs. SKATE wurde in einem Abstand von 300 bis 900 Metern zu den aktiven Kratern platziert und war von 2019 bis 2024 in Betrieb.
zweite Jacopo Taddeucci, leitender Forscher am INGV,
„Explosive Eruptionen sind extrem schnelle Prozesse, bei denen Partikel von der Größe eines Lastwagens oder eines Staubkorns Geschwindigkeiten von wenigen Metern pro Sekunde bis hin zu Überschallgeschwindigkeit erreichen können.“
Um sie einzufangen, werden Kameras benötigt, die Hunderte von Bildern pro Sekunde aufnehmen, sowie Instrumente, die in der Lage sind, den Ausbruch gleichzeitig zu sehen, zu hören und wahrzunehmen.
Wie die tragbare Sternwarte funktioniert
SKATE ersetzt Berühmt (Schnelle multiparametrische Einrichtung)Der vorherige INGV-Prototyp FAMoUS funktionierte zwar, war aber schwer, unhandlich, erforderte eine manuelle Installation und musste von Hand aktiviert werden. Die Forscher mussten stundenlang in der Gefahrenzone ausharren, um nur wenige Sequenzen aufzuzeichnen.
SKATE ist leichter, in wenigen Minuten aufgebaut und startet bei Bedarf automatisch. Der interne Computer koordiniert die Wärmebildkamera und die Hochgeschwindigkeitskamera. Kontinuierliche 4K-Videoaufnahmen würden den Speicher innerhalb weniger Stunden füllen – das Hundertfache des verfügbaren Speicherplatzes. Die Lösung? Automatische Aktivierung. Die Wärmebildkamera ist permanent aktiv. Bei einem plötzlichen Temperaturanstieg schaltet sie die Hochgeschwindigkeitskamera ein. Alle Daten werden in einer einzigen, synchronisierten Datei auf zwei 6-Terabyte-SSDs gespeichert.
Die Energieversorgung erfolgt über Solarpaneele und austauschbare Batterien. Die Akkulaufzeit beträgt bei gutem Wetter einen ganzen Tag. Die Vulkanologen steigen einmal täglich auf, wechseln Batterien und Speicherkarten und steigen wieder ab. Minuten statt Stunden. Dank des modularen Designs können Sensoren hinzugefügt werden: INGV testet eine UV-Kamera zur Quantifizierung der Schwefeldioxidemissionen und einen Laser-Entfernungsmesser, der zehnmal pro Sekunde Entfernungen misst.
Letzteres Verfahren dient dazu, die Flugbahnen vulkanischer Bomben präzise zu rekonstruieren und zu verstehen, wo sie einschlagen.
Tausend Explosionen, tausend verschiedene Persönlichkeiten
Von 2019 bis 2024 analysierte das INGV-Team über tausend von SKATE aufgezeichnete Explosionen. Jeder Krater entwickelte dabei seine eigene Charakteristik. Gasreiche Eruptionen klingen leiser und dauern länger an. Explosionen mit Asche und vulkanischen Bomben sind kurz und laut und schleudern glühende Fragmente hoch in die Luft. Aktuelle Studien Beweise das Ausbrüche aktiver Vulkane haben tiefgreifende Auswirkungen auf das globale Klima.Von Veränderungen des Wasserflusses bis hin zu Veränderungen der Niederschlagsmenge: Zu verstehen, wie Explosionen funktionieren, ist nicht nur eine Frage wissenschaftlichen Interesses, sondern dient dem Schutz der Bevölkerung.
SKATE ist kein System, das rund um die Uhr warnt. Es ist zu komplex und benötigt zu viele Daten, um in Echtzeit von einem Kraterrand zu übertragen. Stattdessen dient es den Bedürfnissen stationärer Überwachungsnetze, die weiter von den Kratern entfernt positioniert sind: Wärmebildkameras, Infraschallmessstationen und seismische Stationen.
Die von SKATE gesammelten Daten tragen zu einer besseren Interpretation der von diesen Netzwerken aufgezeichneten Signale bei. Untersucht wird, wie Gasblasen in Magma aufsteigen, wie vulkanische Kanäle entstehen und welche unterirdischen Prozesse mit herkömmlichen Instrumenten nicht sichtbar sind. Das INGV nutzt die wiederkehrenden Muster, um Referenzbibliotheken zu erstellen, mit denen automatisierte Systeme zur Signalerkennung trainiert werden können. Vorwarnung in Live-Daten.
Jenseits von Stromboli
SKATE wurde auch auf demEtna, auf dem Fuego und dem Santiaguito in Guatemala. Das nächste Ziel ist die Berg Yasur in Vanuatu, das aufgrund seiner fast ununterbrochenen Ausbrüche mit rhythmischen Fontänen aus glühender Lava und Gas den Beinamen „Leuchtturm des Pazifiks“ trägt. Es gibt 500 Millionen Menschen auf der Welt. die in der Nähe von aktiven Vulkanen leben, von denen viele über keine Überwachungssysteme verfügen.
Wie erklären Sie sich Piergiorgio Scarlato, Direktor der INGV-Forschung,
„Das Arbeiten unter solch extremen Bedingungen mit hoher Luftfeuchtigkeit, Gasen und plötzlichen Temperaturschwankungen ist die wahre Bewährungsprobe für jede Technologie. Der Unterschied besteht nun darin, dass unsere Eingriffe Minuten dauern, nicht Stunden.“
Feuchtigkeit lässt Kabel korrodieren, Dampf beschlägt Kameralinsen. Bei einem kürzlichen Einsatz fraß eine Ziege das Mikrofonkabel an. Ein neuer Hochgeschwindigkeits-Schwarzweißsensor, ideal für die Verfolgung von Glühbomben bei Nacht, hatte bei einem Test auf Stromboli mehr Schwierigkeiten als erwartet: Die Explosionen dauerten nur wenige Sekunden, und der Sensor hatte keine Zeit, zu fokussieren. Technische Probleme, klar. Aber beherrschbar.
Der eigentliche Unterschied liegt in der Expositionszeit: wie bereits erwähnt, Minuten statt Stunden. Das bedeutet mehr Sicherheit für die Forschenden und bessere Daten für die Wissenschaft. Und vielleicht ermöglicht es eines Tages auch präzisere Wettervorhersagen für die Menschen, die in der Nähe aktiver Vulkane leben.
