 |
| Členovia meračskej kampane pri meraní na vrchole sopky Teide (3718 mnm) |
 |
|
Numericky predikované extrémne hodnoty VGG na Tenerife. |
Vertikálny gradient tiažového zrýchlenia (VGG) je veličina, ktorá sa mení s polohou bodu v kontexte okolitého reliéfu (terénu). Najmä v horskom prostredí s výraznou topografiou môže táto veličina varírovať veľmi prudko a výrazne (1). VGG predstavuje veličinu, ktorá vstupuje do viacerých výpočtov v geodetických, geofyzikálnych a geodynamických aplikáciách a prístupoch. Nás zaujímala najmä v kontexte sopečnej gravimetrie a interpretácie zmien tiaže pozorovaných pri sopečnom nepokoji či prebúdzaní sa dlhodobo spiacich vulkánov. Minulý rok sme opublikovali výsledky numerickej štúdie (2), ktorá preukázala, že príspevok blízkych topografických hmôt môže spôsobiť variabilitu VGG v sopečných oblastiach s výraznou topografiou až na úrovni 80 % v relatívnom zmysle. Takúto variabilitu nie je možné zanedbať vo väčšine geofyzikálnych štúdií, ktoré pri absencii nameraných VGG používajú konštantnú teoretickú hodnotu takzvaného „voľnovzdušného gradientu“. V našej štúdii sme ukázali, že v prípade absencie reálnych VGG je lepšou voľbou tieto gradienty predikovať pomocou zahrnutia príspevku topografických hmôt do VGG na základe numerického modelovania s využitím vysoko presných digitálnych modelov terénu s veľmi vysokým priestorovým rozlíšením za použitia softvéru TOPOSK vyvinutého na Slovensku (3).
 |
|
Meranie VGG na rímse kaldery Caňadas na vrchole Guajara (2718 mnm). |
Ako oblasť pre našu prípadovú štúdiu sme si zvolili Centrálny vulkanický komplex ostrova Tenerife, ktorý pozostáva z kaldery vo výške približne 2000 mnm a z dvojičiek stratovulkánov Teide (3718 mnm) a Pico Viejo. Dôvody pre túto voľbu boli hneď dva. V predchádzajúcej štúdii sme interpretovali zmeny tiaže pozorované na ostrove počas sopečného nepokoja sopky Teide v rokoch 2004 až 2005 a dospeli sme k záveru, že tento nepokoj predstavoval zlyhanú erupciu a intrúziu čerstvej magmy v SZ oblasti kaldery do oblasti 6 km pod hladinou mora (4). Pri interpretácii zmien tiaže je potrebné zohľadniť topo-efekty, ktorých súčasťou je aj príspevok od VGG. Po druhé, pre túto oblasť sme numericky spočítali VGG opravené o príspevok topografie. Cieľom meračskej kampane bolo overiť tieto numericky predikované hodnoty VGG, najmä tie extrémne vysoké a extrémne nízke (v absolútnej hodnote, pričom znamienko mínus poukazuje na pokles tiaže s výškou).
Vysoké extrémne hodnoty VGG sa vyskytujú na ostrých konvexných tvaroch reliéfu akými sú vrcholy hôr alebo rímsy kaldery. Namerali sme extrémne vysokú hodnotu VGG -506 microGal/m. Nízke hodnoty sa zase vyskytujú v údoliach, kaňonoch a zárezoch. Podarilo sa nám namerať nízku hodnotu VGG -125 microGal/m. Vybrali sme si vopred niekoľko bodov, na ktorých numerické modelovanie indikovalo extrémne VGG, ktoré sme plánovali premerať a takto overiť naše numerické predikcie. Vysoké hodnoty VGG sme merali aj na vrchole sopky Teide (3718 mnm) a na rímse kaldery Las Caňadas na vrchole Guajara (2718 mnm). Na extrémne nízke hodnoty VGG sme poľovali v neprístupných ostrých hlbokých kaňonoch ostrova (spolu s poľovníkmi, ktorí lovili muflóny a králiky a strieľali na všetko, čo sa pohlo, takže sme radšej používali reflexné vesty a neustále sme o sebe dávali vedieť hlasným pokrikovaním, na veľký údiv poľovníkov – v slovenčine). K niektorým vytipovaným bodom sme sa ani nedostali, pretože by si to vyžadovalo zlaňovanie a žumarovanie, na čo sme neboli vystrojení.
 |
| Poloha bola presne geodeticky zameraná pomocou GNSS, VGG pomocou relatívneho gravimetra vežovým spôsobom. |
Merania boli vykonané pomocou relatívneho gravimetra Scintrex CG5 a aparatúry GNSS (GPS). VGG sa merali vo vežovom režime, na bode na zemi a nad bodom na geodetickom statíve vo výške cca 1 meter. Body boli geodeticky presne zamerané pomocou observácií GNSS buď v RTK alebo v statickom režime. Merania na každom bode trvali rádovo pár hodín, prístup k bodom zabral často viac času ako samotné merania. K meraným bodom sme sa prepravovali SUV vozidlom (plnokrvný 4wd offroad sa nám nepodarilo zohnať), ktorému sme dali na strmých skalnatých terénnych cestičkách riadne zabrať, a výstupmi v náročnom teréne či zostupmi do často nedobytných kaňonov, čo dalo zase poriadne zabrať nám v silnom slnečnom žiarení letného slnovratu, kedy sme sotva vrhali na zem nejaký tieň, a v letných horúčavách, kedy sme prístroje, geodetický statív a mnoho litrov vody vláčili na svojich chrbtoch. Odmenou za túto drinu, ktorá každý deň trvala od skorého rána do súmraku, bol pohyb v pre nás atraktívnom nehostinnom sopečnom prostredí, nádherné výhľady, radosť z meračiek, a nakoniec aj ako sa predbežne ukazuje namerané hodnoty, ktoré potvrdzujú naše numerické predikcie. Výsledky tejto meračskej kampane plánujeme publikovať v niektorom z renomovaných geofyzikálnych vedeckých časopisov.
 |
| V kaňonoch bol najväčším problémom dostupnosť GPS signálu, čo si vyžadovalo dlhé pozorovanie v statickom móde. |
Poďakovanie: Poďakovanie patrí v prvom rade Katedre geodetických základov STU v Bratislave, ktorá nám poskytla gravimeter a aparatúru GNSS, a konkrétne Jurajovi Papčovi, ktorý sa s nami zúčastnil meračiek a mal na starosti geodetické merania. Poďakovanie patrí aj Jorgemu Pereda de Pablo z geofyzikálneho observatória Centro Geofísico de Canarias, IGN v Santa Cruz de Tenerife, a Sergiovi Sainz-Maza z Observatorio Geofísico Central, IGN v Madride, ktorí nám veľmi pomohli s logistikou, s povoleniami merať v národnom parku Teide a v chránenom území Corona Forestal, ako aj s materiálnym zabezpečením, vďaka čomu sme nemuseli letecky transportovať časti materiálu a nemuseli prekročiť váhové limity na letenke na Tenerife.
Referencie:
- Zahorec P., Papčo J., Mikolaj M., Pašteka R., Szalaiová V., 2014: Role of near topography and building effects in vertical gravity gradients approximation. First Break, 32(1): 65–71
- Vajda P., Zahorec P., Papčo J., Kubová A., 2015. Deformation induced topographic effects in inversion of temporal gravity changes: First look at Free Air and Bouguer terms. Contributions to Geophysics and Geodesy 45(2): 149–171, doi: 10.1515/congeo-2015-0018
- Marušiak I., Zahorec P., Papčo J., Pašteka R., Mikuška R., 2013: Toposk, program for terrain corrections calculation, program guide. Manuscript, G-trend Ltd. (in Slovak)
- Prutkin Ilya, Peter Vajda, Jo Gottsmann, 2014. The gravimetric picture of magmatic and hydrothermal sources driving hybrid unrest on Tenerife in 2004/5. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 282: 9–18, doi 10.1016/j.jvolgeores.2014.06.003
Text: Peter Vajda
Foto: Juraj Papčo a Peter Vajda
Viac informácií na stránke
http://www.geo.sav.sk/sk/gravimetricke-merania-na-ostrove-tenerife/
Video z expedície