Když pod zemí začne magma stoupat vzhůru, provází ho další geochemické jevy. Mimo jiné se uvolňuje oxid uhličitý (CO₂), tedy plyn, který stromy s chutí nasávají. Výsledkem je, že jejich listy začnou sílit, zelenat a bujet. Pro satelity na oběžné dráze je to jako varovné světlo. Díky změnám ve vegetaci dnes vědci umí z vesmíru rozpoznat první známky sopečného neklidu dřív, než země začne dunět a láva stříkat do vzduchu.
NASA spolu se Smithsonian Institution dokázaly, že satelity Landsat, Sentinel nebo Terra umí zachytit nenápadné změny v barvě a hustotě listů kolem sopek. Tyto změny odrážejí přítomnost CO₂ unikajícího z hlubin. Efekt je dobře měřitelný pomocí vegetačních indexů (tzv. NDVI, který určuje, jak intenzivně rostliny fotosyntetizují a jak jsou zdravé), které satelity počítají z odrazivosti v různých částech spektra.
Vědkyně měří fotosyntézu v listech stromů
Měřit vulkanický oxid uhličitý přímo ze země je obtížné. Mnohé sopky jsou těžko přístupné, schované v džungli nebo v nehostinném terénu. A ze satelitů to není o mnoho snazší – atmosféra je CO₂ plná a ten vulkanický se v ní lehce ztratí. Právě proto se vědci rozhodli sledovat, jak vegetace reaguje na přítomnost oxidu uhličitého.
Pohled z výšky odhaluje tajemství pod zemí
Klíčovou roli v této vědecké detektivce hrají satelitní technologie. Například mise Landsat poskytuje časosběrné série snímků vhodné pro sledování trendů. Sentinel-2 zase boduje vyšším prostorovým rozlišením a častějšími přeletovými cykly. Pro spolehlivou interpretaci je zásadní dlouhodobé sledování, přičemž satelitní data musí být ověřována pozemními měřeními (odběr listů, měření plynů).
Oxid uhličitý uvolňovaný stoupajícím magmatem
Data z přístrojů MODIS a ASTER na satelitu Terra umožňují sledování rychlých změn a tepelných anomálií. Díky kombinaci všech těchto zdrojů lze nejen detekovat změny v zelenosti, ale i identifikovat místa, kde se pod povrchem něco děje, a to často výrazně dříve, než to ukážou jiné metody, například seismografy.
Studie z Yellowstonské kaldery analyzovala snímky z let 1984 až 2022. Ukázala, že lesy reagovaly na podzemní změny až o několik let dříve, než je odhalily teplotní nebo plynové senzory. Nejprve se jejich zdraví zlepšovalo, protože CO₂ působil jako přírodní hnojivo.
Později ale došlo k náhlému úpadku – půda se přehřála, přibylo toxických plynů a stromy začaly hromadně odumírat. Podobné výsledky přinesl výzkum na Etně nebo v Kostarice, kde kombinace satelitních dat a pozemního měření umožnila přesněji zacílit další monitorovací úsilí a včas varovat před možným nebezpečím.
Má to své limity
Samozřejmě, žádná metoda není dokonalá. Satelitní monitorování vegetace logicky funguje jen tam, kde jsou stromy a keře – v aridních oblastech nebo vysoko v horách je jeho využití omezené. Různé druhy stromů navíc reagují odlišně a změny může způsobit i sucho, požár nebo choroby.
Instalace senzoru CO₂
Proto je nutné kombinovat pozorování z družic s pozemními měřeními a dalšími monitorovacími metodami. Jednou z velkých komplikací je oblačnost, která může satelitům zkomplikovat pozorování i na celé týdny. I tak ale tento způsob sledování představuje klíčový doplněk k dosavadním metodám.
Budoucnost této metody je slibná. Další vývoj hyperspektrálních senzorů a využití umělé inteligence pro analýzu obřích datových sad umožní ještě přesnější detekci jemných signálů. Vědci předpokládají, že se sledování vegetace časem stane standardní součástí varovných systémů na sopečných observatořích po celém světě.