Biljke imaju simbiotski odnos sa svojom okolinom, što je vitalni pokazatelj ukupnog zdravlja pejzaža, kao i značajnih promena u njemu. Jedan takav pokretač odgovora biljaka su emisije gasova, kao što su one iz vulkanske aktivnosti, koje povećavaju emisije ugljen-dioksida i vode u neposrednoj blizini, što posljedično utiče na površinu listova i fotosintezu (biološki proces kroz koji organizmi kao što su biljke pretvaraju svjetlosnu energiju u hemijsku energiju koristeći hlorofil, proizvodeći šećere koji se metabolišu da bi podstakli aktivnosti organizma).
Novo istraživanje, objavljeno u Geohemiji, Geofizici, Geosistemima, istraživalo je vezu između uzimanja ugljen-dioksida od strane biljaka kao odgovora na povišeno vulkansko otplinjavanje, nešto što je ranije bilo izazovno otkriti korišćenjem satelita u svemiru i razlikovati od normalnih atmosferskih nivoa.
Robert Bogue, dr. Istraživač sa Univerziteta McGill, Montreal, Kanada, i kolege su pratili reakcije biljaka na vulkanske emisije u termalnoj oblasti jezera Tern u Jeloustonskoj kalderi, Vajoming, SAD, kako bi utvrdili njihovu reakciju na hidrotermalnu aktivnost (kruženje fluida u blizini izvora magme koji proizvodi topla voda i para).
Istraživački tim je koristio Landsat slike sa daljine iz Geološkog zavoda Sjedinjenih Država na površini od ~33.000 m 2, snimljene sa satelita koji kruže oko Zemlje između 1984. i 2022. godine, i uporedio zdravlje biljaka u hidrotermalnom području sa onim u obližnjim šumama na koje ne utiče vulkanska aktivnost.
Oni su koristili indeks normalizovane razlike vegetacije (NDVI), meru obilja hlorofila u datoj oblasti, koji deluje kao proksi za fotosintezu, a samim tim i za zdravlje biljaka. NDVI koristi vrednosti bez jedinica između -1 i 1, gde zdrava vegetacija ima ocenu 0,6–1, a sve manje zdravo će imati niže vrednosti.
Bogue i njegove kolege su otkrili stabilan porast zdravlja biljaka tokom 1984–2000, što se pripisuje đubrenju tla izbacivanjem ugljen-dioksida i magmatske vode. Međutim, primetna promena se dogodila početkom 2000-ih, sa pogoršanjem NDVI (zdravlje biljaka) i značajnom smrtnošću drveća (posebno bora) u hidrotermalnom području, posebno u njegovom epicentru.
Ovaj smanjeni NDVI se polako širio između 2000. i 2005. godine, ali brzo u narednoj deceniji do 2015. godine kada se stabilizovao, što se zaključuje kao ekspanzija hidrotermalne oblasti.
Ovde su povećane temperature tla >50°C, detektovane termičkim infracrvenim snimanjem, i ekstremno visoka emisija ugljen-dioksida i sumpora stvorile kiselo-sulfatnu zonu, što je dokazano pušenjem fumarola i karakterističnim mirisom pokvarenih jaja na vodonik-sulfid. Zajedno, ovo je izazvalo ekstremni stres za drveće, nešto što je vidljivo na Landsat slikama pre nego što su ga drugi sateliti otkrili. U kombinaciji, oni su takođe tri ključna pokazatelja plitke magme, i dodatno se pogoršavaju kako magma nastavlja da raste sa neposrednim vulkanskim događajem.
Fizička promena u zdravlju vegetacije tokom perioda istraživanja je takođe praćena odabirom lokacija u termalnom području jezera Tern Lake koje su imale najveću vrednost NDVI svake godine, praćenjem kretanja hidrotermalnog epicentra.
Od 1985. do 1992. godine, najniže vrednosti NDVI (najlošijeg zdravlja biljaka) bile su na jugu ove oblasti, ali se od 1993. do 2001. ovo pomerilo na sever, a zatim u centar regiona. Upravo u ovom trenutku je goli deo mrtvog drveća sada postao vidljiv na snimcima iz vazduha iznad. Istraživači sugerišu da tranzicija epicentra kroz period istraživanja može biti rezultat toga što se putevi za migraciju hidrotermalnih tečnosti tokom vremena blokiraju zbog taloženja minerala iz magmatskih voda, što dovodi do traženja novih puteva.
Stoga, ovo istraživanje potvrđuje da je hidrotermalna aktivnost počela u ovoj oblasti 15 godina ranije nego što je ranije prijavljeno, što sugeriše da je primetan pomak početkom 2000-ih bio ponovno buđenje vulkanizma, a ne početni početak.
To je takođe podržano zapisima o manjim aktivnostima zemljotresa, što je često pokazatelj kretanja magmatskog fluida ispod zemlje. Takve informacije naglašavaju korist ove tehnike u obezbeđivanju obilja podataka koji bi inače mogli biti neotkriveni termalnim infracrvenim ili vidljivim slikama.
Nedavni terenski rad tima takođe je otkrio novi rast drveća u neplodnom području, što sugeriše da hidrotermalna aktivnost u regionu može da jenjava i da bi do ponovnog rađanja vegetacije moglo doći tokom narednih godina.
Ovo istraživanje ukazuje na novi i vredan alat za merenje efekata vulkanske aktivnosti u sredinama koje mogu biti izazovne za pristup ili posebno opasno za in situ instrumente, koje je posebno pogodno za stratovulkane čiji su bokovi često pošumljeni.
Iako je korisna kao prethodno upozorenje da se dopune drugi oblici daljinske detekcije za predviđanje opasnosti od vulkana, tehnika je trenutno ograničena na lokacije sa relativno homogenim vrstama vegetacije jer to može uticati na vrednosti NDVI. Takođe predstavlja izazove za područja podložna suši ili požarima, koji su nevulkanski stresovi koji mogu iskriviti rezultate, dok vulkanska područja na visokim nadmorskim visinama ili u sušnim zonama mogu imati retki pokrivač drveća koji inhibira merenja NDVI.
Ipak, projekat nudi važan metod za praćenje vulkana i zdravlja njihovog okruženja kako bi se ublažile potencijalne buduće opasnosti.
