MONITORING MAGMATIC ACTIVITY OF THE ELBRUS VOLCANIC CENTER’S SMALL CHAMBER UTILIZING AN AEROSOL LIDAR

S. M. Pershin; Першин С. М.; A. L. Sobisevich; Собисевич А. Л.; V. S. Makarov; Макаров В. С.; A. V. Myasnikov; Мясников А. В.; M. Ya. Grishin; Гришин М. Я.; V. A. Zavozin; Завозин В. А.; V. N. Lednev; Леднёв В. Н.; D. V. Likhodeev; Лиходеев Д. В.; V. V. Kazalov; Казалов В. В.

doi:10.31857/S2686740023020086

MONITORING MAGMATIC ACTIVITY OF THE ELBRUS VOLCANIC CENTER’S SMALL CHAMBER UTILIZING AN AEROSOL LIDAR

Authors: Pershin S.M.¹, Sobisevich A.L.², Makarov V.S.³, Myasnikov A.V.⁴, Grishin M.Y.¹, Zavozin V.A.¹, Lednev V.N.², Likhodeev D.V.², Kazalov V.V.⁵
Affiliations:
1. Prokhorov General Physics Institute of the Russian Academy of Sciences
2. Schmidt Institute of Physics of the Earth of the Russian Academy of Sciences
3. Space Research Institute of the Russian Academy of Sciences
4. Sternberg State Astronomical Institute of the Moscow State University
5. Institute for Nuclear Research of the Russian Academy of Sciences
Issue: Vol 509, No 1 (2023)
Pages: 15-20
Section: ФИЗИКА
URL: https://rjmseer.com/2686-7400/article/view/651876
DOI: https://doi.org/10.31857/S2686740023020086
EDN: https://elibrary.ru/UPIIBD
ID: 651876

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

We present the results of magmatic aerosol concentration monitoring carried out utilizing an aerosol lidar. The monitoring was performed in a hot dead-end tunnel of the Baksan Neutrino Observatory (BNO) of the Institute for Nuclear Research located above the Elbrus volcanic center’s small magma chamber. An abrupt 3-fold increase of the aerosol concentration was detected by the lidar on October 28, 2019, 22: 30 UTC in the hot tunnel of BNO. The lidar data were analyzed along with the data of radon volume radioactivity, air temperature and relative humidity sensors. Synchronous changes in the air temperature, relative humidity and aerosol concentration have been observed, as well as the correlation of these signals with Earth’s crust deformation measured by a strainmeter installed in BNO. However, neither one of these signals reflected the detected 3-fold aerosol concentration growth. The acquired data confirms the existence of a hot magma chamber found earlier under the Andyrchi mountain by the small-aperture seismometer group. A possible explanation of the 3-fold aerosol concentration growth is discussed: emanation of gases from the magma chamber could trigger this growth without influencing other measured parameters.

Keywords

aerosol lidar, small-aperture seismometer group, local seismic events, small magma chamber

References

Маловичко А.А., Бутырин П.Г., Верхоланцева Т.В., Верхоланцев Ф.Г., Шулаков Д.Ю. Результаты микросейсмических наблюдений на территории Баксанской Нейтринной Обсерватории // В сб.: Современные методы обработки и интерпретации сейсмологических данных. Материалы Седьмой Международной сейсмологической школы. 2015. С. 169–174.
Авдулов М.В. О геологической природе гравитационной аномалии Эльбруса // Известия АН СССР. Серия Геологическая. 1962. № 9. С. 67–74.
Нечаев Ю.В. Космические технологии в задачах изучения локальных неоднородностей земной коры // Избранные труды ученых ОИФЗ РАН “Геофизика на рубеже веков”. М.: ОИФЗ РАН, 1999. С. 276–290.
Богатиков О.А., Гурбанов А.Г. Комплексные исследования Эльбрусского и Казбекского вулканических центров: мониторинг и прогноз // Вестник Владикавказского научного центра. 2003. Т. 3. № 2. С. 15–28.
Копаев А.В., Гурбанов А.Г. Гравиметрические исследования в Геналдонском ущелье: первые результаты // Вестник Владикавказского научного центра. 2004. Т. 4. № 3. С. 9–12.
Нечаев Ю.В., Собисевич А.Л. Космические технологии в задачах механико-математического моделирования внутреннего строения геофизической среды // Третий Международный аэрокосмический конгресс IAC’2000: Тезисы докладов. Москва, 23-27 авг. 2000. М., 2000. С. 38–42.
Рогожин Е.А., Горбатиков А.В., Андреева Н.В., Степанова М.Ю. Предварительные данные о глубинном строении южного склона горы Эльбрус по результатам изучения комплексом геолого-геофизических методов // Геология и геофизика Юга России. 2015. № 3. С. 75–83.
Milyukov V., Rogozhin E., Gorbatikov A., Mironov A., Myasnikov A., Stepanova M. Contemporary State of the Elbrus Volcanic Center (The Northern Caucasus) // Pure and Applied Geophysics. 2018. V. 175. № 5. P. 1889–1907.
Fiorani L., Colao F., Palucci A. Measurement of Mount Etna plume by CO2-laser-based lidar // Optics Letters. 2009. V. 34. № 6. P. 800–802.
Pisani G., Boselli A., Coltelli M., Leto G., Pica G., Scollo S., Spinelli N., Wang X. Lidar depolarization measurement of fresh volcanic ash from Mt. Etna, Italy // Atmospheric Environment. 2012. V. 62. P. 34–40.
Cigna F., Tapete D., Lu Z. Remote Sensing of Volcanic Processes and Risk // Remote Sensing. 2020. V. 12. № 16. P. 2567.
Першин С.М. Лидар // Большая Российская знциклопедия. 2011. Т. 17. С. 451–452.
Sliney D.H., Mellerio J. Safety with lasers and other optical sources: a comprehensive handbook // Springer Science & Business Media, 2013.
Pershin S.M., Sobisevich A.L., Grishin M.Ya., Gravirov V.V., Zavozin V.A., Kuzminov V.V., Likhodeev D.V., Lednev V.N, Makarov V.S., Myasnikov A.V., Fedorov A.N. Volcanic activity monitoring by unique LIDAR based on a diode laser // Laser Physics Letters. 2020. V. 17. № 11. P. 115607.
Першин С.М., Собисевич А.Л., Гришин М.Я., Завозин В.А., Макаров В.С., Леднёв В.Н., Фёдоров А.Н., Мясников А.В., Артёмова Д.Г. Разнонаправленная модуляция сезонного сжатия коры Земли и сигнала аэрозольного лидара в тоннеле над очагом вулкана Эльбрус // Доклады РАН. Физика, технические науки. 2021. Т. 501. С. 14–18.
Милюков В.К., Клячко Б.С., Мясников А.В., Стриганов П.С., Янин А.Ф., Власов А.Н. Лазерный интерферометр для мониторинга движений земной коры // Приборы и техника эксперимента. 2005. № 6. С. 87–103.
Мясников А.В. О проблеме учета влияния метеорологических факторов на большие прецизионные системы на примере Баксанского большебазового лазерного интерферометра // Сейсмические приборы. 2019. Т. 55. № 2. С. 27–38.
Першин С.М., Гришин М.Я., Завозин В.А., Макаров В.С., Леднёв В.Н., Фёдоров А.Н., Мясников А.В., Тюрин А.В. Диодный лазер, генерирующий импульсы 3 нс, для лидара с высоким пространственным разрешением // Квантовая электроника. 2021. Т. 51. № 5. С. 423–426.
Бухарин А.В., Першин С.М. Теоретическое рассмотрение лидара обратного рассеяния с безопасным для глаз уровнем излучения // Оптика атмосферы и океана. 1994. Т. 7. № 4. С. 521–537.
Лиходеев Д.В., Собисевич А.Л., Гравиров В.В. Приливные эффекты в тонкой структуре тепловых полей по результатам наблюдений в глубокой штольне Северокавказской геофизической обсерватории // Доклады РАН. Науки о Земле. 2022. Т. 503. № 2. С. 148–153.
Pulinets S., Ouzounov D. The Possibility of Earthquake Forecasting // IOP Publishing Ltd, 2018.
Stenkin Yu.V., Alekseenko V.V., Dzhappuev D.D., Kuleshov D.A., Kudjaev A.U., Levochkin K.R., Mikhailova O.I., Shchegolev O.B., Stepanov V.I. Sporadic increases of radioactive aerosols as a possible reason for heavy nuclides enhancements recorded with the en-detectors // Journal of Environmental Radioactivity. 2020. V. 222. P. 106335.