EarthCARE uydusunun volkanik pufuzu gözlemi havacılığı güvenliğini artırıyor

Endonezya’daki Anak Krakatau yanardağından yükselen volkanik pufuz, uydu teknolojisiyle daha hassas bir şekilde izlenebiliyor. Avrupa Uzay Ajansı (ESA) ve ortaklarının geliştirdiği EarthCARE uydusundaki ATLID lazer aleti ile CPR radarı, uçakların güvenli uçuşunu etkileyen volkanik kül parçacıklarının yüksekliğini, yoğunluğunu ve türünü belirlemekte kritik rol oynuyor. 4 Eylül’de patlamaya başlayan Anak Krakatau’nun pufuzu, binlerce uçuşun iptal edilmesine ve yüzbinlerce yolcunun uçaklarda mahsur kalmasına neden olmuştu.

Volkanik patlamalar, tarihte tsunamiye kadar varan yıkıcı etkiler bırakmış olsa da, günümüzde nispeten küçük volkanik etkinlikler bile küresel havacılığı ciddi biçimde etkileyebiliyor. Bu nedenle kül bulutlarının izlenmesi ve havacılığa yönelik uyarıların verilmesi için uluslararası bir işbirliği çerçevesi geliştirilmiş durumda.

Volkanik külün uçaklar üzerindeki riskleri

Volkanik kül, uçak motorlarına zarar verebilir hatta motoların durmasına (stall) yol açabilir; aynı zamanda kokpit camlarını çizerek pilotların görüş mesafesini azaltır. Kükürt dioksit gibi toksik gazlar ise kabin içi hava beslemesini daha da kirletebilir. Bu risklerin azaltılması için küresel ölçekte dokuz Volkanik Kül Uyarı Merkezi (VAAC) üzerinden havacılığa yönelik teknik destek veriliyor ve her merkez dünyanın belirli bir bölgesinden sorumlu.

Anak Krakatau’nun patlaması, Avustralya Meteoroloji Kurumu (BOM) tarafından işletilen Darwin VAAC’ının sorumluluk alanında kaldı. Bu merkez, EarthCARE’nin benzersiz atmosferik lidar aleti olan ATLID verilerini uydu izleme araçlarına dahil ederek hızlı bir tepki verdi.

Lazer ölçümleriyle volkanik aerosoller haritalanıyor

EarthCARE’nin dört temel aletinden biri olan ATLID, bulut profilleştirme radarı (CPR), çoklu spektrumlu imager (MSI) ve geniş bant radyometresi (BBR) ile birlikte çalışarak bulutlar ve aerosollerölçüyor ve bunların Dünya’nın enerji dengesini nasıl düzenlediğine dair anlayışımızı derinleştiriyor.

Nitelikli bir lazer aleti olan ATLID, yeryüzüne ultraviyole ışık darbeleri gönderir ve uyduya geri saçılan ışığı ölçerek bulutların tepesi ile atmosferik aerosollerin dikey yapısına benzersiz bir bakış sunar. ATLID yalnızca aerosollerin yüksekliği ve yoğunluğu hakkında önemli bilgiler vermekle kalmaz, aynı gelişmiş algoritmalarla kül, duman, sülfat, deniz tuzu ve çöl tozu gibi aerosol türlerini de ayırt etmeyi mümkün kılar.

Radar, daha büyük kül parçacıklarına işaret ediyor

Avrupa Orta Vade Hava Tahmini Merkezi (ECMWF) Robin Hogan, CPR’nin ATLID’den çok farklı bir hassasiyete sahip olduğunu açıkladı: “CPR’nin atmosferik parçacıklara karşı hassasiyeti ATLID’nden oldukça farklıdır; çok daha uzun dalga boyu sayesinde büyük parçacıklara karşı çok daha duyarlı, küçük parçacıklara karşı ise çok daha az duyarlıdır. Normalde kaynaktan 200 km (124 mil) uzaklıktaki volkanik pufuzdaki parçacıkların radarla tespit edilemeyecek kadar küçük olması beklenir.”

Hogan şöyle devam etti: “Ancak, olağandışı yüksek hassasiyet CPR sayesinde yüzeyden yaklaşık 6 km (3,7 mil) yüksekliğe uzanan bir özellik (koyu kahverengi) tespit ettik ve bunun pufuzdan çöken daha büyük kül agregalarına karşılık geldiği düşünülüyor.”

Bu onaylanırsa, büyük kül parçacıklarının genellikle varsayılandığından daha uzun süre havada kalabileceğini ve daha uzağa taşınabileceğine dair faydalı bir kanıt sağlar. Bu gözlem dolayısıyla, volkanik kül dağılım modellerinde kül çökme hızlarını ve uzun mesafe taşıma süreçlerini sınırlamak için değerli bir fırsat sunar.

Helen Dacre, Reading Üniversitesi (İngiltere)

Koyu gri alanda ne olduğu hâlâ tartışmaya açık olsa da bu konunun daha fazla çalışma gerektirdiği belirtiliyor. Havacılık makamlarına verilen mesaj ise basit: Bu bölgede uçakla uçuş yapılmaz.

Pufuz yüksekliği, havaclık tahminlerini doğruluyor

BOM’dan Andy Prata, VAAC tahmincileriyle birlikte pufuzun FL500 seviyesindeki batıya hareket eden bileşeninin (yaklaşık 15 km / 9,3 mil yükseklik) tahmini doğrulanabildiğini belirtti: “ATLID, tahmincilerin pufuzun üst seviye bileşeninin yüksekliğini doğrulamalarına yardımcı olmak açısından kritik öneme sahipti.”

ECMWF’den Shannon Mason, volkanik patlamalardan gelen kül, bulut, gaz ve aerosollerin ayrı, katmanlı ve etkileşimli pufuzlarının karmaşık olduğunu ve hızlı biçimde geliştiğini söyledi: “EarthCARE’nin zamanında sağladığı gözlem sayesinde bu olayın dikey yapısını neredeyse gerçek zamanlı olarak kavrayabildik ve havacılığa yönelik tavsiyeler verebildik. Bilim insanları, patlamadan sonraki saatler ve günlerde kül ile diğer volkanik aerosollerin nasıl davrandığını daha iyi anlamak için EarthCARE ölçümlerini kullanmaya devam edecek.”

Kısa süreli kesintinin ötesinde volkanik aerosollerin takibi

ESA’dan Alex Hoffmann, büyük volkanik patlamaların etkilerinin havacılık açısından başlangıçta zorlu olsa da çok daha uzun sürebileceğini vurguladı: “1883 Krakatoa patlaması tarafından stratosfere enjekte edilen sülfat aerosoller bir yıldan fazla süre kaldı ve gelen güneş ışığını yansıtarak geçici küresel soğumaya neden oldu.”

EarthCARE sayesinde bilim insanları, Anak Krakatau gibi pufuzların gelişimini izleyebilir ve 2024 yılında Endonezya’daki Ruang yanardağı patlamasından gelen stratosferik volkanik aerosollerin küresel taşımasını anlama konusunda katkı sağlayan ATLID verileriyle uyumlu olarak ardıl küresel aerosol taşımasını gözlemlayabiliyor.

Birlikte çalışan EarthCARE aletleri, patlamaların Dünya’nın radyasyon dengesi üzerindeki etkilerine dair küresel içgörü sunuyor.