美国宇航局卫星检测火山爆发前乱伦的迹象

登上redoubt爆发

喷发照片在山在山在阿拉斯加在2009年。信用:比赛麦吉西,usgs

新的研究方法可能导致早期的火山爆发预测。

虽然有迹象表明火山可能在不久的将来爆发 - 抗震活动中的升高,气体排放的变化以及突然的地面变形,例如 - 准确预测这种爆发是众所周知的爆发。

部分是,部分原因是没有两座火山的表现得完全相同,而且因为世界上的1,500个左右的活跃的火山有很少有监测系统。在最好的情况下,科学家可以准确预测在它发生之前几天的监控火山爆发。但如果我们提前知道几个月甚至几年了怎么办?

使用卫星数据,科学家美国宇航局在加利福尼亚州南部和阿拉斯加大学的喷气式推进实验室开发了一种新的方法,使我们更接近这种现实。该研究最近发表在 Nature Geoscience is a monthly peer-reviewed scientific journal published by the Nature Publishing Group that covers all aspects of the Earth sciences, including theoretical research, modeling, and fieldwork. Other related work is also published in fields that include atmospheric sciences, geology, geophysics, climatology, oceanography, paleontology, and space science. It was established in January 2008. " class="glossaryLink ">自然地球科学

“新方法基于在爆发的多年来火山大部分火山的热排放量的微妙而显着增加,”杰罗尔·赫罗纳(Girona)表示:JPL.现在与阿拉斯加大学,费尔班克斯。“它允许我们看到火山已经重新唤醒,经常在任何其他迹象都出现之前。”

山上山山

科学家最近发现,在这里显示的阿根廷Neuquen的Domuyo Mount Domuyo是一个活跃的火山。信用:Adobe Stock / Guillermo Cisneros

该研究团队分析了来自中等分辨率的成像分光剂(MODIS) - 仪器的16年半辐射热数据 - 借助于美国宇航局的Terra和Aqua卫星的仪器 - 对于过去二十年来的几种类型的火山。尽管火山之间存在差异,结果均为统一:在导致爆发的几年中,辐射的表面温度超过大量火山增加了大约1度科尔斯群岛从正常状态。每次喷发后它会减少。

“我们在这里讨论的不是热点,而是大面积的火山变暖,”作者之一、喷气推进实验室的保罗·朗格伦说。“因此,这可能与发生在海底深处的基本过程有关。”

特别是,科学家认为,由于岩浆储存器和水热系统之间的相互作用,可以导致热量增加。岩浆(地球表面以下的熔岩)含有气体和其他流体。当它升起通过火山时,气体漫射到表面并散热。类似地,这种脱气可以促进地下水的上流和水位的升高,以及水热循环,可以提高土壤温度。但科学家们说其他进程也可能在发挥作用,因为虽然他们对火山行为的理解正在改善,但它仍然有限。

“火山就像一盒混合巧克力:他们可能看起来相似,但内部有很多各种各样,有时候,即使在同一个内,”德伦格伦说。“最重要的是,只有少数火山受到良好的监测,其中一些最潜在的危险火山是最不经常爆发的,这意味着你不能严格依赖历史记录。”

结合数据

这种新方法本身就很有意义,但结合模型和其他卫星的数据,它可能会提供更多关于火山行为的洞见。

在发表的一项研究中科学报告去年夏天,Lundgren使用干涉综合孔径雷达(INSAR)数据来分析阿根廷多国莫野火山的长期变形。当时,科学家不确定Domuyo是否是一个休眠或灭绝的火山,或者是不是一座山。Lundgren的研究很快清除了。他出乎意料地检测到了一段通货膨胀,这是一部分火山的膨胀,因为新的岩浆向上移动并推动摇滚之外。事实证明,Domuyo非常多于火山 - 和一个活跃的。

接下来,Lundgren将这种变形时间序列与为Domuyo Volcano创建的热时间序列TársiloGirona。Lundgren的目标:确定这两个过程是否 - 辐射表面温度的增加在大面积的火山和变形上 - 连接。

“我们发现热时间序列非常模仿变形时间序列,但随着时间的分离,”伦德格说。“即使它仍然不清楚哪个过程可能首先发生,通过表现出相关性,我们可以通过基于物理的解释来连接流程,而不是简单地依赖于我们能够在地下观察到什么。”

换句话说,组合数据集提供了关于火山内部发生更深的内容以及各种过程如何影响和交互的线索 - 可以改善的数据准确性用于预测爆发的模型。

“虽然研究没有回答所有问题,但它打开了新的遥感方法的大门 - 特别是对于遥远的火山 - 这应该让我们对竞争假设的一些基本洞察,因为火山的竞争对手如何在几个少数多年来几十年,“伦德格伦补充道。

展望未来

未来,科学家们将在更多的火山上测试热时间序列方法,并继续微调其精度。

赫罗纳说:“我们的目标之一是有一天能有一种工具,可以近实时地检测火山区域的火山活动。”“即使是小规模的火山爆发,也有证据表明在火山爆发事件开始前存在热动荡,所以新方法有助于我们更接近这个目标。”

这些数据有助于补充现有的监测火山的工具。但它们也大大增加了火山的数量,这些火山可能会提供拯救生命的数据。

朗格伦说:“使用新的热学方法来检测火山周围地表温度的变化,以及InSAR地表变形测量,有助于世界各地的火山天文台识别哪些火山最有可能爆发,哪些火山应该进行更密切的观测。”“通过使用卫星数据,你增加了可以定期监测的范围。”

至于曾经忽略的多样性多样性,故事仍在发展:它是最近由阿根廷政府优先考虑的火山之一,以便与监测系统配备。

参考:

TársiloGirona,Vincent Realmuto and Paul Lundgren,2021年3月11日,“爆发前多年的大型火山火山爆发的大型热骚乱”,自然地球科学
DOI:10.1038 / S41561-021-00705-4

“来自卫星遥感观测的大型硅系统的动态:由Paul Lundgren,TársiloGirona,Mary Grace Bath,Vincent J. Realmuto,Sergey Samsonov,Carlos Wardona,Luis Franco,Eric Gurrola和2020年7月15日的Michael Aivazis,科学报告
DOI:10.1038 / S41598-020-67982-8

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