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卫星影像如何帮助预测火山喷发

时间:2019年08月12日 信息来源:卫星应用 点击: 【字体:

最近,秘鲁的乌比纳斯火山喷发,导致数千人因爆炸和火山灰而撤离。本月早些时候,斯特隆博利火山喷发导致一名徒步旅行者死亡,并引起植被火灾。这两个例子都在提醒我们,火山活动可能会对周边地区造成严重破坏。但是,我们虽然不可能阻止火山喷发,却或许能够更好地预测火山喷发,为它们做好准备,减少即将到来的破坏。


下图为斯特隆博利火山的山顶环形山在一次大规模喷发的两天后喷发出一缕缕蓝色的火山气体,火山灰喷涌而出。火山喷发后,炽热的熔岩从山顶中央的火山口喷了大约一个星期。



高分辨率影像的用途


专家说,高分辨率卫星图像对于识别那些有喷发危险的火山是至关重要的,而且应该被纳入未来的火山监测中。密歇根理工大学地质与采矿工程科学教授、火山学家西蒙·卡恩说到:“我认为,卫星的高分辨率图像可能会有助于我们识别火山喷发的潜在前兆……这可能为处于危险区域的居民和航空业提供预警的时间,并在必要时提前疏散或转移。”卡恩表示,火山喷发的前兆可能包括火山口湖泊的颜色变化、植被的破坏以及冰封火山上的冰融化。这些变化可能会在几个小时到几年的时间段内发生。利用行星图像,科学家们可以监测到这些变化可能导致的喷发,并评估它们的意义。


下图中充满活力的颜色显示了隐藏在普兰雄-彼得罗火山群火山口内的湖泊的潜在化学成分。火山内在的变化反映在湖泊的颜色上,这些可能是即将喷发的警告信号。

 



下图为智利南部柴恩火山的拉哈斯(由火山灰组成的泥流)淹没了柴恩镇,十多年后,该镇已经部分重建。这张图片收集于2019年6月30日,展示了河岸的堤坝,旨在防止未来的破坏。高分辨率数据可以帮助监测自然灾害后的重建工作。




卡恩解释说,在火山喷发期间和之后,Planet的数据也可以用来绘制火山灰沉积的范围,因为火山灰会影响健康并污染水源。绘制沉积物的范围图可以估计火山喷发的规模,但这并不容易测量。行星数据还可以为民事保护机构提供信息,以确定哪些地区受到的影响最大。火山喷发后,火山学家可以利用这些图像来观察火山可能发生的变化(比如火山口的大小和位置),这些变化可能会影响未来的火山活动。


地球上大约有1500座活火山或潜在活火山。据卡恩说,只有大约50%的火山是从地面监测到的。这是由于火山的偏远位置和地面传感器安装和维护的高昂成本。虽然其他类型的方式是必不可少的,但是在观测气体排放、热通量和地面变形等方米,Planet公司的图像尤其有价值。卡恩说,这是因为人类更多地“适应可见光波长”,这意味着我们可能更善于观察视觉变化,这可能是我们近年来注意到更多火山活动的原因。 


如下图所示,即使是活火山也会时不时地休息一下。尽管在今年6月中旬,锡纳朋火山向空中喷出了超过7公里(4英里)的火山灰,但在6月29日,只有少量的蒸汽存在于该火山的顶部。火山灰沉积物看起来很光滑,而大型熔岩流的外观更粗糙、纹理更丰富。




卡恩表示:“在某种程度上,卫星对地球上火山活动的“增加”负有部分责任,因为越来越多的卫星在轨道上探测到了更多的火山活动。但是火山活动是地质作用的结果,这些作用在非常缓慢的地质时间尺度上,而不是人类的时间尺度上。火山喷发等随机地质事件偶尔会在时间上聚集,给人一种活动正在增加的印象,但没有长期趋势。”


火山活动对于气候变化的影响


此外,卡恩补充说,“火山不是气候变化的罪魁祸首”,尽管有相反的传言。研究表明,火山释放的二氧化碳少于当前人类活动释放的二氧化碳的百分之一。美国地质调查局(U.S.Geological Survey)的数据显示,从长远来看,陆地和海底火山每年都会产生约2亿吨二氧化碳,而工业和汽车活动每年释放240亿吨二氧化碳。卡恩说:“人们虽然普遍认为火山二氧化碳的排放量超过了人们产生的二氧化碳排放量,但这不是真的。”


虽然过去几十年来卫星一直用于监测火山喷发期间和之后的情况,但在火山喷发前监测是一种新的趋势,这主要是因为卫星传感器技术和灵敏度在过去10年中有了很大的提高。未来的一大挑战将是处理和分析地球上大约1500座潜在活火山每天收集的数据。这可能需要人工智能和机器学习算法的帮助。因为火山学家研究内容中的一项就是预测火山喷发的时间和规模。他们拥有的数据越多,成功的几率就越大。


(作者:佚名)
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