นักวิทยาศาสตร์รู้ว่าการเปลี่ยนแปลงใบสามารถบ่งบอกได้ว่าเมื่อใดที่ภูเขาไฟใกล้เคียงมีการใช้งานมากขึ้นและอาจปะทุขึ้น ในการทำงานร่วมกันใหม่ระหว่าง NASA และหน่วยงานสมิ ธ โซเนียนตอนนี้นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าพวกเขาสามารถตรวจจับการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้จากอวกาศ

เมื่อแมกมาภูเขาไฟเพิ่มขึ้นจากเปลือกโลกของโลกมันจะปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และก๊าซอื่น ๆ ที่ขึ้นสู่พื้นผิว ต้นไม้ที่คิดว่าคาร์บอนไดออกไซด์กลายเป็นสีเขียวและหนาแน่นขึ้น การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้สามารถมองเห็นได้ในภาพของดาวเทียมนาซ่า (เช่น Landsat 8) เช่นเดียวกับเครื่องมือทางอากาศที่บินได้ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของการทดลองแบบรวมการตรวจสอบบนกระดาน: Land to Ocean (Avuelo)

สิบเปอร์เซ็นต์ของประชากรโลกอาศัยอยู่ในพื้นที่ที่มีความเสี่ยงต่ออันตรายจากภูเขาไฟ คนที่อาศัยอยู่หรือทำงานภายในระยะทางหลายไมล์มีความเสี่ยงรวมถึงการท่องหินฝุ่นและก๊าซพิษร้อน ไกลออกไปผู้คนและทรัพย์สินมีความอ่อนไหวต่อโคลนถล่มเถ้าและสึนามิที่สามารถติดตามการระเบิดของภูเขาไฟ

ไม่มีวิธีป้องกันการปะทุของภูเขาไฟซึ่งทำให้เกิดสัญญาณเริ่มต้นของกิจกรรมภูเขาไฟที่มีความสำคัญต่อความปลอดภัยสาธารณะ ตามพันธมิตรภารกิจ Landsat ของนาซ่าสหรัฐอเมริกาเป็นหนึ่งในประเทศที่กระตือรือร้นที่สุดในโลก

เมื่อแมกมาพุ่งขึ้นใต้ดินก่อนที่จะระเบิดมันจะปล่อยก๊าซรวมถึงคาร์บอนไดออกไซด์และซัลเฟอร์ไดออกไซด์ สารประกอบซัลเฟอร์ตรวจพบได้ง่ายจากวงโคจร อย่างไรก็ตามการปล่อย CO2 ของภูเขาไฟก่อนการปล่อยซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (และให้หนึ่งในสัญญาณแรกสุดที่ภูเขาไฟไม่ได้อยู่เฉยๆอีกต่อไป) เป็นเรื่องยากที่จะแยกแยะความแตกต่างจากอวกาศ

การตรวจจับระยะไกลของคาร์บอนไดออกไซด์สีเขียวในพืชอาจอนุญาตให้นักวิทยาศาสตร์ใช้เครื่องมืออื่นสำหรับคลื่นไหวสะเทือนและการเปลี่ยนแปลงความสูงของพื้นดินเพื่อให้เข้าใจอย่างชัดเจนถึงสิ่งที่เกิดขึ้นภายใต้ภูเขาไฟ

“ มีระบบเตือนภัยล่วงหน้าของภูเขาไฟ” Florian Schwandner หัวหน้าแผนกวิทยาศาสตร์โลกที่ศูนย์วิจัย NASA Ames ใน Silicon Valley รัฐแคลิฟอร์เนียกล่าวซึ่งทำงานกับ Fisher และ Bogue เมื่อสิบปีก่อน “ จุดประสงค์ที่นี่คือการทำให้ดีขึ้นและทำให้พวกเขาก่อนหน้านี้”

“ภูเขาไฟปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จำนวนมาก แต่มีคาร์บอนไดออกไซด์ที่มีอยู่มากมายในชั้นบรรยากาศซึ่งมักจะเป็นเรื่องยากที่จะวัดปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ของภูเขาไฟแม้ว่าการปะทุครั้งใหญ่สามารถขับเคลื่อนคาร์บอนไดออกไซด์ได้ ภูเขาไฟที่มีคาร์บอนไดออกไซด์ในระดับปานกลางซึ่งอาจบ่งบอกว่าการระเบิดจะไม่ปรากฏในภาพดาวเทียม “”

ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์จะต้องเดินทางไปยังภูเขาไฟเพื่อวัดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์โดยตรง อย่างไรก็ตามภูเขาไฟที่มีศักยภาพประมาณ 1,350 แห่งทั่วโลกอยู่ในพื้นที่ห่างไกลหรือภูเขาที่ท้าทาย สิ่งนี้ทำให้การตรวจสอบ CO2 ในสถานที่เหล่านี้ใช้แรงงานมากมีราคาแพงและบางครั้งอันตราย

นักภูเขาไฟเช่น Bogue เข้าร่วมกองกำลังกับนักพฤกษศาสตร์และนักวิทยาศาสตร์ภูมิอากาศเพื่อดูต้นไม้เพื่อตรวจสอบกิจกรรมภูเขาไฟ “ ความคิดทั้งหมดคือการหาสิ่งที่เราสามารถวัดได้โดยตรงแทนที่จะเป็นคาร์บอนไดออกไซด์โดยตรงซึ่งทำให้เรามีพร็อกซีในการตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของการปล่อยภูเขาไฟ” Bogue กล่าว

“ เราสามารถใช้ดาวเทียมจำนวนมากเพื่อทำการวิเคราะห์นี้ได้” Nicole Guinn นักภูเขาไฟจากมหาวิทยาลัยฮูสตันกล่าว เธอเปรียบเทียบภาพที่เก็บรวบรวมกับ Landsat 8, ดาวเทียม Terra ของนาซ่า, ESA (สำนักงานอวกาศยุโรป) Sentinel-2 และดาวเทียม Earth Scorched อื่น ๆ เพื่อตรวจสอบต้นไม้รอบ ๆ ภูเขาไฟ Etna นอกชายฝั่งซิซิลี การศึกษาของ Guinn เป็นครั้งแรกที่แสดงความสัมพันธ์ที่แข็งแกร่งระหว่างสีใบและคาร์บอนไดออกไซด์ที่ผลิตโดยแมกมา

การยืนยันความแม่นยำของพื้นดินในการตรวจสอบภาพดาวเทียมเป็นสิ่งที่ท้าทายสำหรับนักวิทยาศาสตร์ด้านสภาพภูมิอากาศของมหาวิทยาลัยแชปแมน Josh Fisher กำลังทำการสำรวจต้นไม้รอบภูเขาไฟ ในเดือนมีนาคม 2568 การตรวจสอบทางอากาศแบบครบวงจร: เครื่องสเปกโตรมิเตอร์ถูกนำไปใช้กับเครื่องบินวิจัยกับ NASA และ Smithsonians เพื่อวิเคราะห์สีของช่วงชีวิตพืชในปานามาและคอสตาริกา

ฟิชเชอร์สั่งให้ทีมนักวิจัยรวบรวมตัวอย่างใบไม้จากต้นไม้ใกล้กับภูเขาไฟ Rincon de La Vieja ในคอสตาริกาในขณะที่ยังวัดระดับคาร์บอนไดออกไซด์ “ การวิจัยของเราคือการแยกสหวิทยาการแบบสองทางระหว่างระบบนิเวศและภูเขาไฟ” ฟิชเชอร์กล่าว

“ เรามีความสนใจไม่เพียง แต่ในการตอบสนองของต้นไม้ต่อคาร์บอนไดออกไซด์ภูเขาไฟซึ่งเป็นคำเตือนล่วงหน้าของการปะทุ แต่ยังมีต้นไม้จำนวนเท่าใดที่สามารถครอบครองได้ซึ่งเป็นหน้าต่างสู่อนาคตของโลกเมื่อต้นไม้ทั้งหมดบนโลกทั้งหมดสัมผัสกับคาร์บอนไดออกไซด์ในระดับสูง”

การพึ่งพาต้นไม้ในฐานะตัวแทนของภูเขาไฟคาร์บอนไดออกไซด์มีข้อ จำกัด ภูเขาไฟจำนวนมากมีสภาพอากาศที่ไม่เพียงพอสำหรับภาพดาวเทียม ในบางสภาพแวดล้อมของป่าการตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงระดับของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์นั้นแตกต่างกัน ไฟการเปลี่ยนแปลงของสภาพอากาศและโรคพืชสามารถทำให้การตีความข้อมูลดาวเทียมมีความซับซ้อนเกี่ยวกับก๊าซภูเขาไฟ

ถึงกระนั้น Schwanner ก็เห็นประโยชน์ที่อาจเกิดขึ้นจากการสังเกตการณ์ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ของภูเขาไฟโดยตรง เขาเป็นผู้นำทีมที่อัพเกรดเครือข่ายการตรวจสอบของภูเขาไฟ Mayon ในฟิลิปปินส์ซึ่งรวมถึงเซ็นเซอร์คาร์บอนไดออกไซด์และซัลเฟอร์ไดออกไซด์

ในเดือนธันวาคม 2560 นักวิจัยของรัฐบาลในฟิลิปปินส์ใช้ระบบเพื่อตรวจจับสัญญาณของการปะทุที่กำลังจะเกิดขึ้นและสนับสนุนการอพยพครั้งใหญ่ของพื้นที่รอบ ๆ ภูเขาไฟ มีผู้คนมากกว่า 56,000 คนถูกอพยพอย่างปลอดภัยก่อนที่การระบาดครั้งใหญ่จะเริ่มขึ้นเมื่อวันที่ 23 มกราคม 2561 เนื่องจากคำเตือนล่วงหน้าไม่พบผู้บาดเจ็บ

การใช้ดาวเทียมเพื่อตรวจสอบต้นไม้รอบ ๆ ภูเขาไฟจะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์มีความเข้าใจในระดับต้นเกี่ยวกับภูเขาไฟและเตือนการปะทุในอนาคตล่วงหน้า “ ไม่มีสัญญาณสำหรับภูเขาไฟเป็นกระสุนเงิน” Schwanner กล่าว “และการติดตามผลของภูเขาไฟคาร์บอนไดออกไซด์บนต้นไม้จะไม่เป็นกระสุนเงิน แต่มันจะเป็นสิ่งที่สามารถเปลี่ยนเกมได้”