Varnar för vulkaner – prisas för genomslag i samhället

Bo Galle är professor emeritus vid avdelningen för geovetenskap och fjärranalys vid institutionen för rymd-, geo- och miljövetenskap. Det var i början av millenniet som han fick idén till att använda en beprövad mätmetod i ett nytt sammanhang. Vid en konferens om stratosfäriskt ozon i Palermo insåg han att de optiska mätmetoder han länge jobbat med för att mäta luftföroreningar skulle kunna användas för att mäta gasutsläpp från vulkaner.

Mäter vulkaniska gaser

Efter några lyckade test på Etna, som väckte stor uppmärksamhet i vulkanologiska kretsar, ansökte Bo Galle om att få utveckla metoden inom ramen för ett EU-projekt, Dorsiva (Development of Optical Remote Sensing Instruments for Volcanological Applications). Projektet blev lyckat och fick 2005 en fortsättning i EU-projektet Novac. Det gick ut på att installera mättekniken på inledningsvis 15 vulkaner och demonstrera dess användbarhet för riskbedömning på vulkaner. Det har sedan utvecklats till ett globalt nätverk och idag används tekniken på mer än 200 mätstationer. Så, hur fungerar egentligen metoden?

– Vi använder oss av differential optical absorption spectroscopy, Doas. Mätinstrumentet ”tittar” rakt upp, med den blå himlen som ljuskälla. Finns svaveloxid i den riktningen ser vi absorption på vissa våglängder – och hur mycket ljus som absorberas säger oss vilken gas det handlar om. Det är gasen som driver utbrotten, och ju mer gas desto mer aktivitet, säger Bo Galle.

Underlättar förutsägelser och samarbete

När Novac tog slut 2010 fortsatte man med annan finansiering. I samband med det kom Santiago Arellano in som doktorand efter några år av internationellt samarbete med Bo Galle. Från sitt hemland Ecuador var han van vid både vulkaner och att tekniken för att förutsäga utbrott var dyr och omständlig och att mätverktyg delades mellan grannländer med alla logistiska problem det innebar.

– I Ecuador jobbade jag på det nationella vulkanobservatoriet där vi hade tre - fyra utbrott under drygt fyra år. Nyckelfrågorna var om och i så fall när ett utbrott skulle ske och hur stort det kunde bli. Vulkaner ger ofta signaler, men det är inte alltid möjligt att se dem eller tolka deras betydelse. Det är helt enkelt svårt att tyda om de indikerade att ett stort utbrott var på gång.

– Bara en handfull observatorier i världen hade tillgång till verktyg som kunde mäta gasemissioner – en av de viktigaste signalerna – och allt detta förändrades med det Chalmersutvecklade Doas-instrumentet. Novac gav observatorierna tillgång till en teknik de inte hade förut, säger han.

Lättanvänt och robust

Vidare gjorde Bo Galle och Santiago Arellano instrumentet automatiserat och mindre, och använde data från vulkaner runt världen för forskning om dynamik och påverkan av vulkanernas aktivitet. I stället för att som i början behöva montera instrumentet på en bil och köra igenom rökplymer på bergets läsida, kunde det nu fästas på vulkanen och automatiskt mäta hur många kilo gas som släpptes ut per sekund.

– Teleskopet sveper genom gasplymen från horisont till horisont. Det var helt nytt, att inte bara kunna läsa av emissionerna utan också att göra det med en tidsupplösning på fem minuter. Sedan kan man jämföra gasläckagen med seismiska eller andra typ av geofysiska data och den kombinationen säger mycket om vad som pågår, säger Bo Galle.

Vulkantoppar är utmanande miljöer, med höga höjder, surt regn, aska och rostangrepp. Därför var det en nyckel att lyckas göra instrumenten, små, robusta och strömsnåla. De kan numer drivas med en liten solpanel vilket sänkt kostnaderna ytterligare.

– Ofta finns begränsade resurser i de här regionerna och därför underlättar det mycket att instrumenten är så gott som underhållsfria, säger Bo Galle.

Idag finns cirka 200 Chalmers-mätinstrument på omkring 60 vulkaner världen över. Novac finns i 22 länder och medlemmarna träffas regelbundet och utbyter data och kunskap för att lära av varandra.

Fördel att komma från Sverige

Hur kommer det sig att forskare från Sverige, som inte har någon vulkanisk aktivitet, kunnat bli en auktoritet på detta område?

– Det har snarare varit en fördel än en nackdel att inte vara experter. Vi kom in från sidan utan invanda tankesätt. Vi hade heller inget att göra med tidigare konflikter och oförrätter som kunde bromsa samarbeten – vi var inget hot, men kunde göra stor nytta, säger Bo Galle.

Santiago Arellano instämmer.

– Det vi sysslar med är ovanligt i vår del av världen, men det är precis vad Chalmers strävar efter: Att genom vetenskap göra något nyttigt för samhället. De flesta i vulkanvärlden känner numera till Chalmers, som har blivit ett respekterat namn inom ett område som tidigare inte varit så relevant för Sverige, säger han.

– Vulkanvärlden har traditionellt sett varit väldigt provinsiell och lokalt inriktad. Novac är det första och största exemplet på ett koordinerat globalt observations- och samarbetsnätverk inom detta område, som påverkar livet för en åttondel av världens befolkning

Räddade liv i El Salvador

Duon har också kunnat se väldigt konkreta resultat av sitt arbete. 2005 räddades liv i El Salvador när ett utbrott kunde upptäckas i tid.

– Jag hade försett en grupp i El Salvador med ett mätinstrument, eftersom de var bekymrade över vulkanen Santa Ana. De mätte på vulkanen under våren och sommaren och registrerade 500 ton svaveldioxid per dygn – innan det plötsligt steg kraftigt till 4 000 ton per dygn. Dagen innan utbrottet evakuerade man de sista 200 personerna från vulkanens sluttning – och den 1 september small det, säger Bo Galle.

– Vårt projekt började just det datumet, så redan första dagen hade instrumenten bidragit till en lyckad evakuering.

Verktygen byggs på Chalmers

Något som gör instrumenten som används unika är också att samtliga bygger på exakt den teknik Galle och Arellano tagit fram – och vartenda instrument skruvas också ihop här på Chalmers.

– Inledningsvis byggde några grupper sina egna grejer, vi publicerade tekniken i detalj och då tyckte en del att de kunde göra det själva. Men eftersom vi var de kvalificerade experterna kom fler och fler tillbaka och i USA lade man ned sina egna försök för att återgå till oss, säger Bo Galle.

– Det är en styrka att alla instrument i nätverket har exakt samma mjukvara och är ihopsatta på exakt samma sätt. Men med det sagt – tar någon fram en bättre utrustning är det den vi ska använda inom nätverket.

Bo Galle är numer pensionerad och Santiago Arellano leder arbetet på Chalmers. Det består idag mycket av att förvalta och förfina.

– Det är fortfarande ett stort intresse för nätverket, och vi uppdaterar oss självklart på den senaste tekniken. Vi har använt metoden för vulkan- och atmosfäriskforskning och satellitvalidering. Vi har ett tätt samarbete med USGS, USA:s geofysiska myndighet, och sprider kunskap till observatorier och yngre forskar genom utbildningsaktiviteter med stöd från bland annat Unesco, säger Santiago Arellano.

Chalmers pris för genomslag i samhället delades ut av rektor Martin Nilsson Jacobi vid William Chalmers-föreläsningen den 7 september.

Läs mer: 

Du kan läsa mer om Santiago och Bos arbete i en text om hur modern drönarteknik hjälpt till att utveckla övervakning och observation av vulkaner.