Keywords
aerial photography
infrared
Kuril Islands
hot springs
fumaroles
Section
Abstract
For monitoring hard-to-reach thermal facilities, remote surveillance techniques from unmanned aerial vehicles (UAVs) equipped with a thermal infrared camera represent a progressive platform for rapid information collection. This paper presents the first results of such an application of UAVs to study five thermal objects on the Kuril Islands. Four of them (Kipyashchaya Riwer on Iturup Island, Lake Biryuzovoye on Simushir Island, Yankich Island and Yurieva River on Paramushir Island) are associated with active volcanoes. Heat maps with precise geographical reference have been obtained for all sections of gas hydrothermal discharge. For Kipyashchaya River and Yankich Island verification of air thermometry by ground data was performed and real atmospheric attenuation coefficients were obtained for different flight altitudes under observed meteorological conditions. The first data on the parameters of the thermal plume from the hot Yurievа River flowing into the Sea of Okhotsk were obtained.
References
Большаков И.Е., Нуждаев А.А., Кузнецов Р.А. и др. Экспедиция на вулканы Алаид и Эбеко (Курильские острова) летом 2023 года // Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле. 2023. Вып. 60. № 4. С. 105–113. http://doi.org/10.31431/1816-5524-2023-4-60-105-113 [Bolshakov I.E., Nuzhdaev A.A., Kuznetsov R.A. et al. Expedition to Alaid and Ebeko Volcanoes (Kuril Islands) in Summer 2023 // Vestnik KRAUNTs. Nauki o Zemle. 2023. № 4(60). P. 105–113 (in Russian)]
Бондаренко В.И., Рашидов В.А. Строение вулканического массива Ушишир (Центральные Курилы) // Вулканология и сейсмология. 2018. № 1. С. 18–34. http://doi.org/10.7868/S0203030618010029 [Bondarenko V.I., Rashidov V.A. The structure of the Ushishir volcanic massif (Central Kuriles) // Journal of Volcanology and Seismology. 2018. Iss. 12. Р. 16–33. http://doi.org//10.1134/S0742046318010025].
Гавриленко Г.М., Бондаренко В.И., Гусева В.И. и др. Исследования на вулкане Ушишир (Курильские острова) в августе 1983 г. // Вулканология и сейсмология. 1986. № 1. С. 3–12 [Gavrilenko G.M., Bondarenko V.I., Guseva V.I. et al. Research on the Ushishir volcano (Kuril Islands) in August 1983 // Journal of Volcanology and Seismology. 1986. Iss. 1. Р. 3–12 (in Russian)].
Гавриленко Г.М., Бондаренко В.И., Сазонов А.П. Морские вулканологические исследования бухты Кратерной // Биология моря. 1989. № 3. С. 19–28. [Gavrilenko G.M., Bondarenko V.I., Sazonov A.P. Marine volcanological studies of the Kraternaya bay // Soviet Journal of Marine Biology. 1986. Iss. 3. Р. 19–28].
Горшков Г.С. Вулканизм Курильской островной дуги. М.: Наука, 1967. 287 с. [Gorshkov G.S. Volcanism of the Kuril Island arc. Moscow: Nauka, 1967. 287 p. (in Russian)].
Дегтерев А.В., Козлов Д.Н., Хубаева О.Р., Хомчановский А.Л. Экспедиция по изучению новых термальных проявлений на о. Итуруп в 2022 г. // Геосистемы переходных зон. 2022. Т. 6. № 2. С. 130–135. https://doi.org/10.30730/gtrz.2022.6.2.130-135 [Degterev A.V., Kozlov D.N., Hubaeva O.R., Khomchanovskiy A.L. Expedition to study new thermal manifestations on Iturup Island in 2022 // Geosystems of Transition Zones. 2022. V. 6. № 2. P. 130–135 (in Russian)].
Зеленов К.К., Ткаченко Р.П., Канакина М.Л. Перераспределение рудообразующих элементов в процессе гидротермальной деятельности влк. Эбеко (о. Парамушир) // Тр. ГИН АН СССР. 1965. Вып. 141. С. 140–167 [Zelenov K.K., Tkachenko R.P., Kanakina M.L. Pereraspredeleniye rudoobrazuyushchikh elementov v protsesse gidrotermal’noy deyatel’nosti vlk. Ebeko (o. Paramushir) // Tr. GIN AN SSSR. 1965. V. 141. P. 140–167 (in Russian)].
Знаменский В.С., Никитина И.Б. Гидротермы центральной части острова Итуруп (Курильские острова) // Вулканология и сейсмология. 1985. № 5. С. 44–65 [Znamenskiy V.S., Nikitina I.B. Gidrotermy tsentral’noy chasti ostrova Iturup (Kuril’skiye ostrova) // Vulkanology and Seismology. 1985. № 5. P. 44–65 (in Russian)].
Иванов В.В. Современная гидротермальная деятельность вулкана Эбеко на острове Парамушир // Геохимия. 1957. № 1. С. 63–77 [Ivanov V.V. Modern hydrothermal activity of the Ebeko volcano on Paramushir Island // Geochemistry. 1957. № 1. P. 63–77 (in Russian)].
Калачева Е.Г. Геохимический мониторинг Верхне-Юрьевских источников (с 1955 по 2019 гг.) (о. Парамушир, Курильские острова) // Материалы XXIII региональной научной конференции «Вулканизм и связанные с ним процессы», посвященной Дню вулканолога, 30-31 марта 2020 г. Петропавловск-Камчатский: ИВиС ДВО РАН, 2020. С. 171–174 [Kalacheva E.G. Geokhimicheskiy monitoring Verkhne-Yur’yevskikh istochnikov (s 1955 po 2019 gg.) (o. Paramushir, Kuril’skiye ostrova // Materials of the XXIII regional scientific conference «Volcanism and related processes», dedicated to the day of the volcanologist, March 30-31, 2020. Petropavlovsk-Kamchatsky: IViS FEB RAS, 2020. P. 171–174 (in Russian)].
Калачева Е.Г., Котенко Т.А., Волошина Е.В., Эрдниева Д.М. Береговые термальные источники центральной части о. Итуруп: макро- и микроэлементный составы // Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле. 2022а. Вып. 55. № 3. С. 31–44. http://dx.doi.org/10.31431/1816-5524-2022-3-55-31-44 [Kalacheva E.G., Kotenko T.A., Voloshina E.V., Erdnieva. D.M. Coastal thermal springs in the central part of Iturup island: macro- and microelement composition // Vestnik KRAUNTs. Nauki o Zemle. 2022. № 3(55). P. 31–44 (in Russian)].
Калачева Е.Г., Таран Ю.А., Волошина Е.В. и др. Кратерное озеро Кипящее в кальдере вулкана Головнина; геохимия воды и газов, вынос магматических летучих (о. Кунашир) // Вулканология и сейсмология. 2023. № 1. С. 3–20. http://doi.org/10.31857/S0203030622700018 [Kalacheva E.G., Taran Yu.A., Voloshina E.V. et al. Crater Lake Kipyashchee of Volcan Golovnin Caldera: Geochemistry of Water and Gases, Output of Magmatic Volitatives (Kunashir Island) // Journal of Volcanology and Seismology. 2023. V. 17. Iss. 1. Р. 1–16. http://doi.org/10.1134/s0742046322700063].
Калачева Е.Г., Таран Ю.А., Котенко Т.А., Волошина Е.В., Эрдниева Д.М. Ультракислые сульфатно-хлоридные воды вулкана Баранского (о. Итуруп, Курильские о-ва). Состав и вынос магматических и породообразующих компонентов // Вулканология и сейсмология. 2022б. № 5. С. 31–48. https://doi.org/10.31857/S0203030622050054 [Kalacheva E.G., Taran Y.A., Kotenko T.A. et al. Ultra Acid Sulfate Chloride Waters of Baransky Volcano on Iturup Island, Kurils. The Composition and Output of Magmatic and Rock-Forming Components // Journal of Volcanology and Seismology. 2022. Vol. 16. Iss. 5. Р. 349–364. https://doi.org/10.1134/S0742046322050050].
Ковтунович П.Ю., Сафронов А.Д., Удодов В.В. и др. Государственная геологическая карта Российской Федерации 1:200000. Курильская серия. С-Петербург: Картографическая фабрика ВСЕГЕИ, 2002 [Kovtunovich P.Yu., Safronov A.D., Udodov V.V. et al. Gosudarstvennaya geologicheskaya karta Rossiyskoy Federatsii 1:200000. Kuril’skaya seriya. S-Peterburg: Kartograficheskaya fabrika VSEGEI, 2002 (in Russian)].
Козлов Д.Н., Жарков Р.В. Тепловизионная съемка активных вулканов Курильских островов в 2009–2011 гг. // Вестник КРАУНЦ. Науки о земле. 2012. № 1. Вып. 19. С. 231–239 [Kozlov D.N., Zharkov R.V. Heat Vision Survey at Active Volcanoes of the Kurile Islands in 2009-2011 // Vestnik KRAUNTs. Nauki o Zemle. 2012. № 1(19). P. 231–239 (in Russian)].
Козлов Д.Н., Жарков Р.В. Новые данные по морфологии внутрикальдерных озер островов Кунашир и Симушир // Вестник КРАУНЦ. Науки о земле. 2009. № 2. Вып. 14. С. 159–164 [Kozlov D.N., Zharkov R.V. New Data on the Morphology of Intercalderal Lakes on Kunashir and Simushir Islands // Vestnik KRAUNTs. Nauki o Zemle. 2009. № 2(14). P. 159–164 (in Russian)].
Корсунская Г.В. Вулканы острова Симушир // Бюл. вулканол. станции. 1956. № 24. С. 61–65. [Korsunskaya G.V. Vulkany ostrova Simushir // Byulleten volkanologicheskikh stantsiy. 1956. № 24. P. 61–65. (in Russian)].
Котенко Т.А., Мельников Д.В., Тарасов. К.В. Газовая эмиссия вулкана Эбеко (Курильские острова) в 2003–2021 гг.: геохимия, потоки и индикаторы активности // Вулканология и сейсмология. 2022. № 4. С. 31–46. https://doi.org/10.31857/S0203030622040058 [Kotenko T.A., Melnikov D.V., Tarasov K.V. Gas Emission on Ebeko Volcano, Kuril Islands in 2003–2021: Geochemistry, Flows, and Indicators of Activity // Journal of Volcanology and Seismology. 2022. V. 16. Iss. 4. P. 264–279. https://doi.org/10.1134/S0742046322040054].
Мархинин Е.К. Извержение вулкана Заварицкого на острове Симушир осенью 1957 г. // Бюл. вулканол. станции. 1960. № 29. С. 7–15. [Markhinin E.K. // Byulleten volkanologicheskikh stantsiy. 1956. № 24. P. 61–65. (in Russian)].
Мархинин Е.К., Стратула Д.С. Гидротермы Курильских островов. М.: Наука, 1977. 212 с. [Markhinin E.K., Stratula D.S. Hydrothermal Systems of Kuril Islands. Moscow: Nauka, 1977. 212 p. (in Russian)].
Михеев С.В. Основы инфракрасной техники. СПб: Университет ИТМО, 2017. 127 с. [Mikheyev S.V. Osnovy infrakrasnoy tekhniki. SPb: Universitet ITMO, 2017. 127 p. (in Russian)].
Новейший и современный вулканизм на территории России / Отв. ред. Н.П. Лаверов. М: Наука, 2005. 604 с. [Modern and Holocene volcanism in Russia / Ed. By N.P. Laverov. Moskow: Nauka, 2005. 604 p. (in Russian)].
Полонский А. Курилы // Записки Императорского Русского географического общества по отдел. этнографии. СПб.: типография Майкова, 1871. Т. 4. 208 с. [Polonskiy A. Kurily // Zapiski Imperatorskogo Russkogo geograficheskogo obshchestva po otdel. etnografii. SPb.: tipografiya Maykova, 1871. V. 4. 208 p. (in Russian)].
Разжигаева Н.Г., Ганзей Л.А., Гребенникова Т.А. и др. Развитие озерно-болотных обстановок осадконакопления древней кальдеры острова Расшуа (Центральные Курилы) в голоцене // Тихоокеанская геология. 2012. Т. 31. № 4. С. 74–86 [Razjigaeva N., Ganzei L., Grebennikova T. et al. Development of lacustrine-boggy sedimentary environments in the ancient Rasshua Island caldera (Central Kuril Islands) in the Holocene // Russian Journal of Pacific Geology. 2012. V. 6. Iss. 4. P. 326–338. https://doi.оrg/10.1134/S1819714012040069].
Соловьев А.И. Курильские острова. М., Л.: Главсевморпуть, 1947. 306 с. [Solov’yev A.I. Kuril’skiye ostrova. Moscow, Leningrad: Glavsevmorput’, 1947. 306 p. (in Russian)].
Таран Ю.А., Гавриленко Г.М., Черткова Л.В., Гричук Д.В. Геохимическая модель гидротермальной системы вулкана Ушишир (Курильские острова) // Вулканология и сейсмология. 1993. № 1. С. 55–68 [Taran Y.A., Gavrilenko G.M., Chertkova L.V., Grichuk D.V. A geochemical model for a geothermal system of Ushishir volcano, Kuril Islands // Vulkanology and Seismology. 1993. № 15. P. 63–79].
Harris A.J.L., Lodato L., Dehn J. et al. Thermal characterization of the Vulcano fumarole field // Bulletin of Volcanology. 2009. V. 71. № 4. P. 441–458.
Hashimoto T., Terada A., Tanaka R. Volcanic smoke reduction in visible and thermal infrared imagery // Earth Planets Space. 2018. V. 70. № 109. P. 1–10. https://doi.org/10.1186/s40623-018-0886-5
James M.R., Brett B.C., D’Arcy F. et al. Volcanological applications of unoccupied aircraft systems (UAS): Developments, strategies, and future challenges // Volcanica. 2020. V. 3. № 1. Р. 67–114. https://doi.org/10.30909/vol.03.01.67114
Ryan P.J., Harleman D.R.E., Stolzenbach K.D. Surface heat loss from cooling ponds // Water Resour Res. 1974. V. 10. № 5. P. 930–938.
Spampinato L., Calvari S., Oppenheimer C. et al. Volcano surveillance using infrared cameras // Earth Sci Rev. 2011. V. 106. № 1–2. P. 63–91. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2011.01.003
Taran Yu., Kalacheva E. Seawater hydrothermal system in the middle of the Kuril Arc: Yankich Island, Ushishir Archipelago // Journal of Volcanology and Geothermal Research. 2023. V. 436. 107784. https://doi.оrg/10.1016/j.jvolgeores.2023.107784
Tarasov V.G. Effects of shallow-water hydrothermal venting on biological communities of coastal marine ecosystems of the western Pacific // Advances in Marine Biology. 2006. V. 50. P. 267–421. https://doi.оrg/10.1016/s0065-2881(05)50004-x
Walter T.R., Belousov A., Belousova M. et al. The 2019 Eruption Dynamics and Morphology at Ebeko Volcano Monitored by Unoccupied Aircraft Systems (UAS) and Field Stations // Remote Sens. 2020. V. 12. 1961. https://doi.org/10.3390/rs12121961
Zharkov R.V. Thermal springs of the Ushishir volcano (Russia) // IOP Conf. Ser.: Earth Environ. 2019. Sci. 324 012021. https://doi.org/10.1088/1755-1315/324/1/012021
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Copyright (c) 2024 Т.А. Котенко