Erupțiile vulcanice ar putea fi prezise mai ușor cu ajutorul unui algoritm

În toamna lui 2017, profesorul de geologie Patricia Gregg și echipa ei tocmai înființaseră un nou program de modelare pentru a prezice erupțiile vulcanice, pe supercomputerele Blue Waters și iForge.

Simultan, o altă echipă monitoriza activitatea vulcanului Sierra Negra din Insulele Galapagos, Ecuador. Unul dintre oamenii de știință din proiectul Ecuador, Dennis Geist, de la Universitatea Colgate, a contactat-o pe Gregg, iar ceea ce a urmat a fost prognoza erupției lui Sierra Negra din iunie 2018 cu 5 luni înainte de a avea loc, scrie Eurek Alert.

Dezvoltată inițial pe un computer iMac, noua abordare de modelare atrăsese deja atenția prin recrearea cu succes a erupției neașteptate a vulcanului Okmok din Alaska, în 2008.

Un pas înainte pentru a prognoza erupțiile vulcanice

Echipa lui Gregg, cu sediul la Universitatea din Illinois Urbana-Champaign și la Centrul Național pentru Aplicații de Supercomputing, dorea să testeze o actualizare a modelului de predicții pentru erupțiile vulcanice, iar observațiile lui Geist cu privire la Sierra Negra au arătat semne ale unei erupții iminente.

„Sierra Negra este un vulcan bine manierat. Asta înseamnă că, înainte de erupțiile din trecut, vulcanul a arătat toate semnele premergătoare ale unei erupții pe care ne-am aștepta să le vedem, cum ar eliberare de gaze și activitate seismică crescută. Această caracteristică a făcut din Sierra Negra un subiect de testare grozav pentru modelul nostru îmbunătățit”, a spus Gregg, autor principal al lucrării.

Cu toate acestea, mulți vulcani nu urmează aceste modele bine stabilite, au spus cercetătorii. Prognoza erupțiilor este una dintre marile provocări ale vulcanologiei, iar dezvoltarea de modele cantitative care să ajute la aceste scenarii mai complicate este punctul central al muncii lui Gregg și a echipei sale.

Totul a început ca un test

În vacanța de iarnă din 2017-2018, Gregg și colegii ei au rulat datele Sierra Negra prin noul model. Ei au finalizat analiza în ianuarie 2018 și, deși fusese doar un test, a sfârșit prin a oferi un cadru pentru înțelegerea ciclurilor de erupție ale lui Sierra Negra și pentru a evalua potențialul și momentul viitoarelor erupții; însă nimeni nu realizase asta încă.

„Modelul nostru a prognozat că rezistența rocilor care conțin camera magmatică a lui Sierra Negra va deveni foarte instabilă cândva între 25 iunie și 5 iulie și acest lucru ar putea duce la o erupție”, a spus Gregg.

„Am prezentat această concluzie la o conferință științifică în martie 2018. După aceea, ne-am ocupat cu alte lucrări și nu ne-am uitat din nou la modelele noastre până când Dennis mi-a trimis un mesaj pe 26 iunie, cerându-mi să confirm data pe care am prognozat-o. Sierra Negra a erupt la o zi după cea mai devreme dată prognozată. Am fost năuciți”, a continuat ea.

Folosirea supercomputerelor pentru a prognoza erupțiile vulcanice

Deși reprezintă un scenariu ideal, au spus cercetătorii, studiul arată puterea încorporării supercomputerelor de înaltă performanță în cercetarea practică. „Avantajul acestui model modernizat este capacitatea sa de a asimila în mod constant date multidisciplinare, în timp real și de a le procesa rapid pentru a oferi o prognoză zilnică, similară cu prognoza meteo”, a spus Yan Zhan, coautor al studiului.

„Acest lucru necesită o cantitate incredibilă de putere de calcul, indisponibilă anterior comunității de prognoză vulcanică”, a adăugat el.

Realizarea unui program de modelare de această putere necesită o abordare foarte multidisciplinară la care echipa lui Gregg nu a avut acces până când a lucrat cu NCSA.

Vulcani și inteligență artificială

„Vorbim cu toții aceeași limbă atunci când vine vorba de analiza numerică multifizică și de calcul de înaltă performanță necesare pentru a prognoza defecțiunile mecanice, în acest caz ale unei camere de magmă vulcanică”, a spus Seid Koric, coautor al studiului.

Cu expertiza lui Koric, echipa a spus că speră să încorporeze inteligența artificială și învățarea automată în modelul de prognoză pentru a ajuta la punerea la dispoziție a acestei puteri de calcul cercetătorilor care lucrează de pe laptopuri și computere desktop standard.

Rezultatele studiului sunt publicate în revista Science Advances.

Vă recomandăm să citiți și:

Ce beneficii pot aduce algele verzi pentru mediu? Iată cele mai noi descoperiri

Evoluția se întâmplă mult mai rapid decât s-a crezut. Cu cât s-a accelerat procesul?

Lupul marsupial sau tigrul tasmanian, dispărut de aproape 100 de ani, ar putea fi readus la viață

Șoarecii masculi se tem de banane, iar cercetătorii au descoperit, din greșeală, motivul