Skip to main content
2021-10-30

Voor het eerst sinds 1971 is de vulkaan Cumbre Vieja op La Palma (Canarische Eilanden, Spanje) uitgebarsten: op 19 september 2021 om 13:10 UTC, inmiddels meer dan een maand geleden. Samen met de uitstromende lava stoot de vulkaan as en verschillende gassen uit, waaronder zwaveldioxide (SO2). Vulkaanas en SO2 zijn gevaarlijk voor de volksgezondheid en de luchtvaart (schade aan de motor door het smelten van as en sulfidatie). Daarom is het volgen van vulkaanpluimen en hun bestanddelen van groot belang. Speciaal voor dit doel maakt het systeem Support to Aviation Control Service (SACS) sinds 2009 gebruik van satellietwaarnemingen van UV-vis (UV en zichtbaar licht)- en IR (infrarood licht)-hyperspectrale sensoren om as- en SO2-emissies op te sporen. In het geval van uitzonderlijke hoge SO2- of asconcentraties wordt door het systeem een waarschuwing verzonden naar belanghebbenden.

Voor deze specifieke uitbarsting is door SACS momenteel geen aswaarschuwing verzonden. Sinds het begin van de uitbarsting heeft het SACS-systeem echter wel dagelijks meldingen van uitzonderlijke SO2-concentraties naar de gebruikers gestuurd. Er worden dan automatisch speciale webpagina's gemaakt met de belangrijkste informatie en links naar op maat gemaakte afbeeldingen (bijvoorbeeld Google Earth) en gegevens (voorbeeld: SO2 notification). Het bestand met waarschuwingsgegevens dat via de SACS-berichten beschikbaar is, wordt NCAP genoemd, voor NetCDF Alert Products (zie details in Brenot et al. 2014, 2021).

Een belangrijke bron van informatie in de context van de uitbarsting van de Cumbre Vieja is het Tropospheric Ozone Monitoring Instrument (TROPOMI) aan boord van de Copernicus Sentinel-5P satelliet. TROPOMI levert waarnemingen met een ongekende ruimtelijke resolutie van 3,5 × 5,5 km2 en het BIRA is verantwoordelijk voor de ontwikkeling van het algoritme om SO2-kolommen uit TROPOMI-gegevens af te leiden (Theys et al., 2017, 2019). In SACS wordt SO2 ook waargenomen door andere sensoren, zoals de Infrared Atmospheric Sounding Interferometer (IASI) aan boord van de MetOp-satellieten.

De animatie hieronder toont het transport van de SO2-pluim van Cumbre Vieja, zoals waargenomen door TROPOMI boven Noord-Afrika, Zuid-Europa en de Atlantische Oceaan van 19 september tot 20 oktober 2021.

La Palma animation
Figuur 1: TROPOMI vertikale SO2 kolomdichtheid en SO2-massa (tijdserie linksboven). De locatie van Cumbre Vieja is weergegeven met een zwarte driehoek. Tijdlabels en hoogst gemeten SO2-waarden (in Dobson Units, DU)zijn weergegeven in de afbeelding. De overkomst van TROPOMI boven de Canarische eilanden vind dagelijks rond 15:00 UTC plaats.

De animatie in Figuur 1 laat zien dat de uitgestoten SO2 vanuit de omgeving van de Canarische Eilanden naar het noorden van Afrika is getransporteerd (bijv. op 27 sept. en 9 okt.), naar het zuiden van Europa (bijv. op 25-26 sept. en 19-20 okt.), en langs de Atlantische Oceaan (bijv. op 30 sept. en 6 okt.). Vanaf 19 oktober werd de pluim getransporteerd naar Portugal, Spanje, Frankrijk, het VK en de Benelux. De waarnemingen van 20 oktober tonen een horizontale, zeer dunne pluim van enkele honderden kilometers breed (een atmosferische rivier) die SO2 in de richting van Duitsland, Zwitserland, Italië en Polen voert.

Voorlopig is het aannemelijk dat de uitbarsting nog enkele weken of zelfs maanden zal aanhouden. De vulkanische emissies van Cumbre Vieja duren al ruim eens maand en zorgen voor ongeveer 50 kt SO2-uitstoot per dag (inzetfiguur van het linkerbovenpaneel) en een voorlopig totaal van ongeveer 1,5 Tg.

In de toekomst zal SACS nog gevoeligere technieken gebruiken om vulkanische emissies te monitoren. Het BIRA UV-vis team heeft bijvoorbeeld onlangs een Covariance-Based Retrieval Algorithm (COBRA) ontwikkeld voor het afleiden van SO2 uit TROPOMI (Theys et al., 2021). Zoals hieronder te zien is, vermindert deze techniek de ruis in de gegevens en is ze veelbelovend omdat ze zeer lage SO2-niveaus kan detecteren. Deze nieuwe waarnemingen zouden kunnen bijdragen tot de mogelijkheid van betere vroegtijdige waarschuwingen van vulkaanemissies, tot betere randvoorwaarden voor verspreidingsmodellen van vulkaanpluimen en zijn bovendien zeer interessant voor vulkanologen.

COBRA algorithm
Figuur 2: Vergelijking van de SO2-resultaten (kolom en massa) van twee TROPOMI-algoritmen (operationele NRT-gegevens vs. Het COBRA-algoritme) voor de eerste dag van de uitbarsting van Cumbre Vieja, 19 september 2021. De gegevens van het operationele algoritme (NRT-gegevens) worden getoond in figuur a), en de nieuwe afleidingen van het COBRA-algoritme in figuur b). We kunnen de duidelijke verbetering zien die wordt verkregen met ons nieuwe COBRA-algoritme, met een lagere detectielimiet en minder ruis.

Dankbetuiging

Dit werk vindt plaats in het kader van het ALARM project, dat wordt gefinancierd door de SESAR Joint Undertaking (JU) krachtens subsidieovereenkomst nr. 891467. De JU ontvangt steun van het onderzoeks- en innovatieprogramma Horizon 2020 van de Europese Unie en van andere leden van SESAR. Momenteel werken we aan de ontwikkeling en de implementatie in SACS van selectieve detectie van SO2 en aerosolen (as en stof) van het SEVIRI-instrument.

Lees ook

Contact

  • Dr. Hugues Brenot, UV-Visible DOAS onderzoeksgroep
    E-mail: hugues (punt) brenot (at) aeronomie (punt) be
  • Dr. Nicolas Theys, UV-Visible DOAS onderzoeksgroep
    E-mail: nicolas (punt) theys (at) aeronomie (punt) be

Referenties

Brenot, H., Theys, N., Clarisse, L., van Geffen, J., van Gent, J., Van Roozendael, M., van der A, R., Hurtmans, D., Coheur, P.-F., Clerbaux, C., Valks, P., Hedelt, P., Prata, F., Rasson, O., Sievers, K., and Zehner, C.: Support to Aviation Control Service (SACS): an online service for near-real-time satellite monitoring of volcanic plumes, Nat. Hazards Earth Syst. Sci., 14, 1099–1123 (2014).

Brenot, H., Theys, N., Clarisse, L., van Gent, J., Hurtmans, D. R., Vandenbussche, S., Papagiannopoulos, N., Mona, L., Virtanen, T., Uppstu, A., Sofiev, M., Bugliaro, L., Vázquez-Navarro, M., Hedelt, P., Parks, M. M., Barsotti, S., Coltelli, M., Moreland, W., Arnold-Arias, D., Hirtl, M., Peltonen, T., Lahtinen, J., Sievers, K., Lipok, F., Rüfenacht, R., Haefele, A., Hervo, M., Wagenaar, S., Som de Cerff, W., de Laat, J., Apituley, A., Stammes, P., Laffineur, Q., Delcloo, A., Lennart, R., Rokitansky, C.-H., Vargas, A., Kerschbaum, M., Resch, C., Zopp, R., Plu, M., Peuch, V.-H., Van Roozendael, M., and Wotawa, G.: EUNADICS early warning system dedicated to support aviation in case of crisis from natural airborne hazard and radionuclide cloud, Nat. Hazards Earth Syst. Sci., accepted (2021).

Theys, N., De Smedt, I., Yu, H., Danckaert, T., van Gent, J., Hörmann, C., Wagner, T., Hedelt, P., Bauer, H., Romahn, F., Pedergnana, M., Loyola, D., and Van Roozendael, M.: Sulfur dioxide retrievals from TROPOMI onboard Sentinel-5 Precursor: algorithm theoretical basis, Atmos. Meas. Tech., 10, 119–153 (2017).
Theys, N., Hedelt, P., De Smedt, I. et al. Global monitoring of volcanic SO2 degassing with unprecedented resolution from TROPOMI onboard Sentinel-5 Precursor. Sci Rep 9, 2643 (2019).

Theys, N., Fioletov, V., Li, C., De Smedt, I., Lerot, C., McLinden, C., Krotkov, N., Griffin, D., Clarisse, L., Hedelt, P., Loyola, D., Wagner, T., Kumar, V., Innes, A., Ribas, R., Hendrick, F., Vlietinck, J., Brenot, H., and Van Roozendael, M.: A Sulfur Dioxide Covariance-Based Retrieval Algorithm (COBRA): application to TROPOMI reveals new emission sources, Atmos. Chem. Phys. Discuss., accepted (2021).

News image 1
News image legend 1
Dit beeld, op 30 september gemaakt door de Copernicus Sentinel-2 missie, toont de stroom lava van de uitbarstende vulkaan op het Spaanse eiland La Palma.
© bevat aangepaste Copernicus Sentinel-gegevens(2021), verwerkt door ESA, CC BY-SA 3.0 IGO
Bron: https://www.esa.int/ESA_Multimedia/Images/2021/10/La_Palma_lava_flows_into_the_sea