新しい自動測定システムが設計され、火山ガス濃度をマッピングするために使用され、その測定誤差は約5%にまで低下しています。ミュンヘン工科大学（TUM）の研究者たちは、このドローンとレーザーに基づくシステムが将来的に自然災害を予防できると述べています。二酸化炭素と二酸化硫黄の比率を追跡することで、このシステムは地下の火山プロセスを直接観察することができます。火山ガスを測定するために、自動化された地上車両がドローンから最大60メートル（196フィート）離れた距離を追跡し、有害な硫黄ガスと蒸気の霧を通してレーザービームを発射します。
このテストはシチリア島沿岸のエオリア諸島の火山で行われました。
火山は大量の二酸化炭素と二酸化硫黄を放出し、上昇するマグマが圧力の低下を経験する際に、これらのガスの比率は深さに応じて予測可能な変化を示し、火山噴火の自然なカウントダウン時計として機能します。二酸化炭素のレベルが急激に上昇し、その後急速に下降する場合、噴火が間近に迫っている可能性があります。しかし、火山ガスを正確に測定することは容易ではありません。地上でのテストは、周囲の土壌や植生からの背景排出によってしばしば干渉を受け、精密センサーを腐食性の雲に直接飛ばすと、機器がすぐに損傷してしまいます。さらに、標準のドローンを使用すると、プロペラの下向き気流が発生し、測定に必要なガスの雲を攪拌して希釈してしまいます。
TUMが開発した新システムは火山ガスを正確に測定できる
TUMは光を使用してこれらの問題を克服しました。マリウス・シャーブと彼のTUM MIRMIロボット研究所のチームは、2部構成のリモートシステムを展開しました。地上ステーションがガス雲を通してレーザーを発射し、目標は安全に飛行するドローンの反射器に直接向けられます。二酸化炭素は特定の波長の光を吸収するため、レーザーが水蒸気を通過する際に光束はわずかに強度を失います。ドローンは事前にプログラムされたグリッドに沿って15分間飛行し、最大3,000回の測定を行います。
地上では、インテリジェントアルゴリズムが現地の風データを考慮し、減衰したレーザー信号を高精度の3D断層図に変換し、ガス雲の分布を示します。
火山活動の誤った機会が減少します。エオリア諸島の火山は19世紀末（1888–1890年）以来、実際には重大な噴火を経験していません。しかし、依然として活発で強い「脱気」段階にあるため、理想的なテストサイトとなっています。全体として、このシステムは5%の誤差範囲で明確な火山活動の画像を提供します。「私たちの目標は、測定とマッピングプロセスを自動化し、人工知能にデータを解釈させることです。」TUM MIRMIロボット研究所の副所長であり、TUM計算、情報および技術学部のインテリジェントシステム認識学科の主任であるアヒム・リリエンタール教授は述べています。
この新しいシステムの設計により、安全な火山予測が可能になり、人間は安全な場所に置かれ、電子機器は腐食性の雲から遠ざけられます。
火山研究におけるドローン技術の応用
すべての火山には独自の指紋があります。エトナ山の変化に富んだ山頂からナポリ近郊の不安定なフィレグリア平原まで、これらの独特なガス特性を理解することは、火山の危険を評価する上で重要です。他の研究者たちは雲の中でこの問題に取り組んでいます。マインツのヨハネス・グーテンベルク大学では、トルステン・ホフマン教授のチームがドローンを火山雲の中心に直接飛ばしています。このチームは、専用の機載ハードウェアと光度計を使用して光の吸収と電気化学反応を追跡し、飛行経路上で持続的な化学プロファイルを記録しています。