Ash clouds resulting from explosive volcanic eruptions pose a real threat to human (for aircraft flights, airports operations, etc.); therefore, the detection, monitoring, and forecast of their movement is an urgent and important issue. The features and examples of application of the new tool developed on the basis of "Monitoring of active volcanoes of Kamchatka and the Kurile Islands" information system (VolSatView) are described. It allows the integrated monitoring and forecasting of ash cloud transport using the data of remote sensing and mathematical modeling as well as the assessment of the parameters of explosive events.

Действующие вулканы Камчатки ― одни из самых активных в мире. Ежегодно здесь происходят извержения 3−7 вулканов, во время которых эксплозии поднимают пепел до 10−15 км над уровнем моря и пепловые облака распространяются на тысячи километров от вулканов. Активная вулканическая деятельность может стать причиной пеплопадов в городах и поселках, уничтожения лесов и коммуникаций. Пепловые облака и шлейфы представляют серьезную опасность для полетов современной реактивной авиации. Для снижения вулканоопасности для авиаперевозок и населения с 1993 г. Камчатская группа реагирования на вулканические извержения (KVERT) выполняет ежедневный мониторинг вулканов. С 2014 г. спутниковый мониторинг вулканов проводится учеными KVERT с помощью информационной системы VolSatView, в которую с 2016 г. начали поступать данные с геостационарного спутника Himawari-8. В системе созданы специальные инструменты, позволяющие работать с оперативно поступающими данными и анализировать ряды долговременных наблюдений. Применение данных Himawari-8, а также инструментов, реализованных в VolSatView для работы с ними, позволяет: значительно повысить оперативность обнаружения эксплозивных событий, происходящих в регионе; определять начало эруптивных событий с точностью до 10 и менее минут; отслеживать и прогнозировать все изменения динамики активности вулканов, в том числе близкое начало сильных эксплозивных событий. Статья посвящена описанию особенностей технологии интеграции данных Himawari-8 в VolSatView и основным возможностям работы с ними, реализованным в настоящее время в системе.

The volcanoes of Kamchatka are the most active in the world. Annually, from 3 to 7 volcanoes produce eruptions, during which the explosions eject ash to 10−15 km above sea level, and ash clouds spread thousands of kilometers from volcanoes. Strenuous volcanic activity could cause ash falls in towns and settlements, destruction of forests and communications. Ash clouds and plumes pose a serious threat to the present-day jet aviation. Since 1993, the Kamchatka Volcanic Eruption Response Team (KVERT) has conducted daily monitoring of Kamchatka volcanoes to mitigate volcanic hazards to airline operations and population. Since 2014, satellite monitoring of volcanoes is carried out by KVERT scientists using the VolSatView information system that since 2016 has utilized data from Himawari-8 geostationary satellite. The system has created special tools that allow us to work with promptly received data, as well as analyze series of long-term observations. Using data from Himawari-8, as well as the tools implemented in VolSatView to work with them, enables to: significantly raise the efficient response to detection of explosive events in the region; identify the onset of eruptive events with an accuracy of 10 minutes or less; track and forecast all changes in the dynamics of volcanic activity, including the near onset of strong explosive events. The paper describes the technology features for integrating Himawari-8 data into VolSatView and the main possibilities of working with them, implemented now
in the system.

В 2011-2017 гг. специалистами ИВиС ДВО РАН, ИКИ РАН, ВЦ ДВО РАН и ДЦ НИЦ Планета была создана и развивается информационная система “Дистанционный мониторинг активности вулканов Камчатки и Курил” (VolSatView), позволяющая вулканологам комплексно работать с различными спутниковыми данными, метео- и видеоинформацией для непрерывного мониторинга и исследования вулканической активности Курило-Камчатского региона. В работе показаны возможности VolSatView для оперативного мониторинга вулканов, анализа динамики извержений и их продуктов, прогноза эруптивной деятельности.

Since 2011, experts from IVS FEB RAS, SRI RAS, CC FEB RAS and FE Planeta RC are operating and developing the “Remote monitoring of Volcanic Activity in Kamchatka and the Kurile Islands” (VolSatView) information sys-tem that utilize all the available satellite data, weather and video observations to ensure continues monitoring and study of volcanic activity in Kamchatka and the Kurile Islands. This paper provides the capabilities of VolSatView for real-time monitoring of volcanoes, analysis of eruptions dynamics and their products, and forecasting of eruptive activity.

14–18 июня 2017 г. произошли эксплозивные извержения трёх вулканов Северной группы Камчатки: шесть Шивелуча – два мощных и четыре умеренной силы; непрерывное Ключевского и одно мощное Безымянного. Наиболее полная информация об этих извержениях была получена при анализе спутниковых данных в информационной системе «Дистанционный мониторинг активности вулканов Камчатки и Курил» (VolSatView, http://volcanoes.smislab.ru). Благодаря информации со спутника Himawari-8 удалось восстановить развитие всех происходивших в районе вулканов событий: начала их эксплозий и пеплопадов в посёлках, размеры пепловых облаков, направления их перемещения и др. Например, в результате этих извержений пепловые облака переместились на более чем 4500 км на юго-восток от вулканов, отложения пеплов покрыли территорию Камчатки площадью около 47 800 км2. Кроме этого, по данным со спутника Himawari-8 создана анимационная картина эксплозивных событий 14–18 июня 2017 г., наглядно иллюстрирующая скоротечность мощных эксплозивных извержений и долговременность существования в атмосфере пепловых облаков, представляющих реальную опасность для авиатранспорта: http://kamchatka.volcanoes.smislab.ru/animation/sample.gif

On 14-18 June 2017, three volcanoes of the Kamchatka Northern volcanic group produced eight explosive eruptions: six Sheveluch (two powerful and four moderate eruptions), one continuous ash emissions at Klyuchevskoy and one powerful eruption of Bezymianny. The most complete information about these eruptions was obtained during the analysis of satellite data in the information system “Monitoring of Volcanoes Activity in Kamchatka and the Kuriles" (VolSatView, http://volcanoes.smislab.ru). Thanks to the data from the Himawari-8 satellite, we managed to recover all events happened in the area of the volcanoes: the onset of their explosions and ash falls in nearby villages, the size of the ash clouds, direction of their movement, etc. For example, ash clouds from these eruptions moved more than 4500 km southeast from the volcanoes. Ash deposits covered about 47800 km2 of the territory of Kamchatka. In addition, based on the Himawari-8 satellite data, the animated picture of 14-18 June 2017 explosive events was created illustrating short duration of powerful explosive eruptions and long persistence of ash clouds in the atmosphere that represent a real danger for aerial transport: http://kamchatka.volcanoes.smislab.ru/animation/sample.gif

На Камчатке и Северных Курилах расположено 36 действующих вулканов, ежегодно здесь наблюдаются извержения трёх-восьми вулканов. Ежедневный спутниковый мониторинг вулканов начал проводиться Камчатской группой реагирования на вулканические извержения (KVERT) в сотрудничестве с коллегами из Аляскинской вулканологической обсерватории (США) с 1997 г. С 2002 г. учёные KVERT проводят обработку и анализ первичных снимков спутниковых систем NOAA (AVHRR), Terra и Aqua (MODIS) и др. близко к реальному времени для выявления пепловых шлейфов и термальных аномалий на активных вулканах. Многосторонний анализ имеющихся опубликованных сведений о вулканах, а также визуальных и спутниковых данных, полученных учёными KVERT в течение 24-летнего ежедневного мониторинга вулканической активности, позволил выявить основные черты деятельности каждого из действующих вулканов и оценить степень их опасности для авиаперевозок и населения полуострова. С созданием в 2011 г. информационной системы «Дистанционный мониторинг активности вулканов Камчатки и Курил (VolSatView)» вулканологи получили не имеющие аналогов в мире возможности спутниковых наблюдений за активными вулканами. Система VolSatView, объединяя широкий спектр данных различных спутниковых систем, поступающих из разных источников, позволяет непосредственно в веб-интерфейсе с помощью созданных специальных инструментов совместно обрабатывать оперативную и ретроспективную спутниковую информацию, сопоставлять её с видеоинформацией, выполнять моделирование распространения пепловых шлейфов, классифицировать различные вулканогенные объекты и т. д. VolSatView даёт возможность решать задачи разного уровня — от оперативного мониторинга активности вулканов до фундаментальных проблем вулканологии. Характер активности вулканов меняется и актуальность решения проблемы «как работает вулкан» остаётся. Для выполнения этой задачи, а также поиска предвестников эксплозивных извержений вулканов, необходимо продолжать долговременные дистанционные наблюдения за вулканами региона; изучать изменения их активности с течением времени; сопоставлять работу вулканов, поставляющих на поверхность земли эруптивные продукты сходного и контрастного составов.

There are 36 active volcanoes in Kamchatka and Northern Kuriles, from 3 to 8 volcano eruptions occur here every year. Daily satellite monitoring of volcanoes has been performed by the Kamchatka Volcanic Eruption Response Team (KVERT) since 1997 in cooperation with colleagues from the Alaska Volcano Observatory (USA). Since 2002, KVERT scientists have processing and analyzing primary images of satellite systems NOAA (AVHRR), TERRA and AQUA (MODIS), etc. in close–to–real time to detect ash plumes and thermal anomalies on active volcanoes. The multiparameter analysis of the available published information about volcanoes, as well as visual and satellite data obtained by KVERT scientists during 24 years of daily monitoring of volcanic activity, made it possible to identify the main features of the activity at each of the active volcanoes and assess their degree of danger for air transportation and population of the peninsula. With the creation in 2011 of the information system “Remote monitoring activity of volcanoes of Kamchatka and the Kuriles (VolSatView)”, volcanologists opportunity have the opportunities that have no analogues in the world to conduct satellite observations of active volcanoes. VolSatView combines a wide range of data from various satellite systems coming from different sources and allows us to process operational and retrospective satellite information directly in the web–interface by means of specially created tools, to compare it with video information, to simulate ash plumes propagation, to classify various volcanogenic objects and etc. VolSatView enables to solve problems at different levels — from on–line monitoring of volcanoes activity to the fundamental problems in volcanology. The character of volcanic activity changes and the actuality of solving the problem of “how the volcano works” remain. To accomplish this task and for searching precursors of explosive volcanic eruptions, it is necessary to continue long–term remote observations of the volcanoes in the region; to study changes in their activity with time; to compare behavior of volcanoes supplying the eruptive products of similar and contrast compositions to the earth surface.

Первое историческое извержение вулкана Камбальный началось 24 марта 2017 г. с мощной эмиссии пепла из вершинного кратера до 6 км над уровнем моря. По данным тефрохронологии предполагается, что сильные извержения вулкана происходили 200 (?) и 600 лет назад. 25–26 марта отмечалась максимальная интенсивность выноса пепла – непрерывный шлейф, нагруженный пепловыми частицами, распространился на несколько тысяч километров, изменяя направление распространения от вулкана с юго-западного на южный и юго-восточный. 27–29 марта пепловый шлейф протягивался на запад, 30 марта – на юго-восток, 2 апреля – на восток от вулкана. 31 марта и 1 апреля вулкан был относительно спокоен. Возобновление активности вулкана после двух суток покоя выразилось в мощных выбросах пепла до 7 км над уровнем моря. Небольшой пепловый шлейф был отмечен 4 апреля, 9 апреля вновь произошел выброс пепла до 7 км над уровнем моря. Площадь отложений пепла на суше составила 1300 км2, общая площадь территории, охваченной пеплопадами, например, 25 марта – 650 тыс. км2. Для наблюдений за извержением вулкана были использованы преимущественно спутниковые данные среднего разрешения информационной системы «Мониторинг активности вулканов Камчатки и Курил» (VolSatView).

The first historical eruption of Kambalny volcano began on March 24, 2017 with a powerful ash emission up to 6 km above sea level from the pre-summit crater. According to tephrochronology, it is assumed that the strong eruptions of the volcano occurred 200 (?) and 600 years ago. The maximum intensity of ash emission occurred on 25–26 March: uninterrupted plume laden with ash particles spread over several thousand kilometers, changing the direction of propagation from the volcano from the south-west to the south and south-east. On 27–29 March, the ash plume extended to the west, on 30 March – to the southeast, and on April 02 – to the east of the volcano. On March 31 and April 01, the volcano was relatively quiet. The resumption of the volcano activity after two days of rest was expressed in powerful ash emissions up to 7 km above sea level. A small ash plume was noted on 04 April, and powerful ash emissions up to 7 km above sea level occurred on 09 April. The area of ashes on the land was 1300 km2, the total area covered by ash falls, for example, on 25 March, – 650 thousand km2. To observe the Kambalny volcano eruption we used mainly satellite images of medium resolution available in the information system "Monitoring activity of volcanoes of Kamchatka and Kurile Islands" (VolSatView).

В Институте вулканологии и сейсмологии ДВО РАН с 2010 г. формируется инфраструктура пространственных данных (ИПД), цель которой – обеспечить свободный доступ к распределенным пространственным данным института и способствовать их комплексному использованию в научных исследованиях. ИПД создается с применением современных информационных технологий и методов на основе единых международных стандартов, обеспечивающих требование интероперабельности данных и сервисов в сетевой среде.

Пепловые облака, возникающие в результате эксплозивных извержений вулканов, представляют реальную угрозу для жизнедеятельности человека (для полетов воздушных судов, работы аэродромов и т.д.), поэтому обнаружение, отслеживание и прогноз их перемещения актуальны и важны. Описаны возможности и примеры применения нового инструмента, созданного на базе информационной системы “Мониторинг активности вулканов Камчатки и Курил” (VolSatView). Он позволяет решать задачи комплексного мониторинга и прогноза распространения пепловых облаков с помощью данных дистанционного зондирования и результатов математического моделирования, а также оценить параметры эксплозивных событий.

С 2008 г. усилиями ученых ВЦ ДВО РАН, ИПМ ДВО РАН и ИВиС ДВО РАН ведется разработка информационных технологий и систем для обеспечения работы сетей наблюдений ДВО РАН и обработки данных для исследования и оперативного мониторинга природных опасных яв-лений на Дальнем Востоке России. Созданные программные средства позволили интегрировать специализированные архивы научных данных и средства для работы с ними, сформировав эффективные инструменты для изучения вулканической активности на Камчатке и геодинамических процессов на юге Дальнего Востока России.