Monitoring gas emissions of active volcanoes - identification of natural degassing variations and combination of volcano monitoring techniques

Bredemeyer, Stefan

This thesis is a contribution to the interdisciplinary field of applied volcanology and focuses on the study of volcanic gas emissions by means of ground-based spectroscopic remote sensing techniques. Furthermore it aims at fostering the routine use and integration of such measurements into existing multi-parameter volcano surveillance networks of the involved local volcano observatories. For this purpose continuous long-term monitoring of sulphur dioxide (SO2) emission rates was performed using permanent networks of fully-automated scanning ultraviolet (UV) spectrometers at some of the most active and persistently degassing stratovolcanoes in the volcanic arcs of Chile, Costa Rica and Nicaragua. These measurements yielded detailed time series of SO2 emission rates, which were calculated using differential optical absorption spectroscopy (DOAS) in conjunction with wind transport directions and velocities derived from weather hindcasts of the Global Forecast System (GFS), and delivered insights into the degassing behaviour of the monitored volcanoes.

Diese Dissertation ist ein Beitrag zum weitläufigen interdisziplinären Feld der angewandten Vulkanologie und der Studie von vulkanischen Gasemissionen unter der Verwendung von bodengebundenen spektroskopischen Fernerkundungstechniken. Desweiteren zielt sie darauf ab, die routinierte Benutzung und die Integrierung solcher Messungen in die bereits existierenden Multi-Parameter Vulkanüberwachungsnetzwerke der involvierten Vulkanobservatorien zu fördern. Für diese Zwecke wurde an einigen der aktivsten und dauerhaft entgasenden Stratovulkane in Chile, Costa Rica und Nicaragua eine kontinuierliche Langzeitüberwachung von Schwefeldioxid (SO2) -Emissionsraten mittels permanent installierter Netzwerke aus voll-automatischen ultraviolett (UV) –Spektrometer Stationen mit eingebauter Abtastvorrichtung durchgeführt. Diese Messungen lieferten detaillierte Zeitreihen von SO2 –Emissionsraten, die mittels differentieller optischer Absorptionsspektroskopie (DOAS) in Verbindung mit Windrichtungen und Windgeschwindigkeiten aus Rückberechnungen des Global Forecast Systems (GFS) berechnet wurden, und gaben somit Einblicke in das Entgasungsverhalten der überwachten Vulkane und ermöglichten darüber hinaus die gemeinsame Analyse mit komplementären seismischen Überwachungsdaten.

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Bredemeyer, Stefan: Monitoring gas emissions of active volcanoes - identification of natural degassing variations and combination of volcano monitoring techniques. 2017.

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