CHARACTERIZING THE FIRST HISTORIC ERUPTION OF NABRO, ERITREA: INSIGHTS FROM THERMAL AND UV REMOTE SENSING

June 2011 saw the first historic eruption of Nabro volcano, one of an ongoing sequence of eruptions in the Afar-Red Sea region since 2005. It halted air travel in northern Africa, contaminated food and water sources, and displaced thousands from their homes. Due to its remote location, little was known about this event in terms of the quantity of erupted products and the timing and mechanisms of their emplacement. Geographic isolation, previous quiescence and regional civil unrest meant that this volcano was effectively unmonitored at the time of eruption, and opportunities for field study are limited. Using free, publicly available satellite data, I examined rates of lava effusion and SO2 emission in order to quantify the amount of erupted products and understand the temporal evolution of the eruption, as well as explore what information can be gleaned about eruption mechanisms using remote sensing data. These data revealed a bimodal eruption, beginning with explosive activity marked by high SO2 emission totalling 1824 - 2299 KT, and extensive ash fall of 270 - 440 km2. This gave way to a period of rapid effusion, producing a ~17 km long lava flow, and a volume of ~22.1 x 106 m3. Mass balance between the SO2 and lava flows reveals no sulfur 'excess', suggesting that nearly all of the degassed magma was extruded. The 2011 eruption of Nabro lasted nearly 6 weeks, and may be considered the second largest historic eruption in Africa. Work such as this highlights the importance of satellite remote sensing for studying and monitoring volcanoes, particularly those in remote regions that may be otherwise inaccessible.

Stratospheric aerosol extinction retrieved from SCIAMACHY measurements in limb geometry

Stratosphärische Partikel sind typischerweise mit dem bloßen Auge nicht wahrnehmbar. Dennoch haben sie einen signifikanten Einfluss auf die Strahlungsbilanz der Erde und die heteorogene Chemie in der Stratosphäre. Kontinuierliche, vertikal aufgelöste, globale Datensätze sind daher essenziell für das Verständnis physikalischer und chemischer Prozesse in diesem Teil der Atmosphäre. Beginnend mit den Messungen des zweiten Stratospheric Aerosol Measurement (SAM II) Instruments im Jahre 1978 existiert eine kontinuierliche Zeitreihe für stratosphärische Aerosol-Extinktionsprofile, welche von Messinstrumenten wie dem zweiten Stratospheric Aerosol and Gas Experiment (SAGE II), dem SCIAMACHY, dem OSIRIS und dem OMPS bis heute fortgeführt wird. rnrnIn dieser Arbeit wird ein neu entwickelter Algorithmus vorgestellt, der das sogenannte ,,Zwiebel-Schäl Prinzip'' verwendet, um Extinktionsprofile zwischen 12 und 33 km zu berechnen. Dafür wird der Algorithmus auf Radianzprofile einzelner Wellenlängen angewandt, die von SCIAMACHY in der Limb-Geometrie gemessen wurden. SCIAMACHY's einzigartige Methode abwechselnder Limb- und Nadir-Messungen bietet den Vorteil, hochaufgelöste vertikale und horizontale Messungen mit zeitlicher und räumlicher Koinzidenz durchführen zu können. Die dadurch erlangten Zusatzinformationen können verwendet werden, um die Effekte von horizontalen Gradienten entlang der Sichtlinie des Messinstruments zu korrigieren, welche vor allem kurz nach Vulkanausbrüchen und für polare Stratosphärenwolken beobachtet werden. Wenn diese Gradienten für die Berechnung von Extinktionsprofilen nicht beachtet werden, so kann dies dazu führen, dass sowohl die optischen Dicke als auch die Höhe von Vulkanfahnen oder polarer Stratosphärenwolken unterschätzt werden. In dieser Arbeit wird ein Verfahren vorgestellt, welches mit Hilfe von dreidimensionalen Strahlungstransportsimulationen und horizontal aufgelösten Datensätzen die berechneten Extinktionsprofile korrigiert.rnrnVergleichsstudien mit den Ergebnissen von Satelliten- (SAGE II) und Ballonmessungen zeigen, dass Extinktionsprofile von stratosphärischen Partikeln mit Hilfe des neu entwickelten Algorithmus berechnet werden können und gut mit bestehenden Datensätzen übereinstimmen. Untersuchungen des Nabro Vulkanausbruchs 2011 und des Auftretens von polaren Stratosphärenwolken in der südlichen Hemisphäre zeigen, dass das Korrekturverfahren für horizontale Gradienten die berechneten Extinktionsprofile deutlich verbessert.