如今的科学技术已经可以预测火山爆发了吗?

1月18日汤加政府通报了最新的灾情:火山灰污染了整个国家的水源,所有家庭的饮用水都面临困难。

宏观前兆异常,是指以肉眼和感官容易察觉的火山骚动反应及表现。主要包括:

  1. 会有地光出现;

  2. 可见的地表变形标志。

  3. 从蒸气喷孔、喷气孔、泉眼等发出气体气味、颜色、噪声及其喷发物体积和速率的增减变化;火山口有气体冒出或着比以前的气体冒出速度加快;火山口及周围地区可以闻到刺激性气味,一般是硫磺和硫化氢的味道。

  4. 水位、水温、水化学等异常变化。火山周围的水温会比平时的高很多。

  5. 生物异常,包括植物褪色、枯死与小动物(如猪、狗、猫、家禽等)的行为异常(如:烦躁不安)及死亡等。

  6. 地下发出噪声,有感地震和其他由地震而引起的震动。

  微观前兆异常,是指信号微弱而不易被人体或动物感官系统所察觉,只能通过仪器才能检测到的异常现象。主要包括:

  1.火山性地震活动。

  2.火山地表形变。

  3.电磁变化。火山口周围的电磁波发生异常变化;

  4.重力变化。

  5.地热变化。

  6.地下水水位、温度及化学成分变化。

  火山喷发是因为地壳变动等原因,喷发前地磁场会有变化,也会产生人感觉不到(机器和动物可以感到)的岩层震动,测量这些就可以预测。

  当然,也可以不是被动的收集数据,也可以主动的用次声波回声定位等对地壳进行探测。

  预测成功实例

  历史上火山曾经给人类带来巨大的灾难,一次火山喷发使数万生灵和他们的家园毁于一瞬。火山喷发看起来是突然的,但它是有规律的,前兆也比地震明显得多。火山喷发前山体易膨胀,这是熔岩在其内部涌动所造成的。火山附近的温泉、热气口及火山口湖的温度在喷发前经常急剧上升。熔岩在深处流动会引起局部地区重力和磁力的变化。为了准确、及时预报火山喷发,科学家们一直在不懈地努力,并成功地对一些大爆发做出了准确的预报。如1979年在圣海伦斯山的北坡产生过一个圆丘,1980年5月18日大爆发前,该圆丘竟以每天45厘米的速度增长。美国在此周围设有13个观测站,最终准确地做出了预报,而火山的爆发就是从掀去这个圆丘开始的。
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第1个回答  2022-01-31
大致可以,但也有变数。

火山活动的规律,决定了它比地震要好预报的多,因为它是一个相对长的连续过程,每一步都可能留下蛛丝马迹被人们识别。

从岩浆房里汇聚岩浆、岩浆由深到浅的上涌,都会伴随着整个火山机构周围的地震/震颤,人们监控地震/震颤频率、强度,可以对地下岩浆活动性做一个预判。

而地球物理探测手段,可以直接将地下的岩浆系统可视化,判断它的规模、高度和活动性。

随着岩浆愈发靠近地表,大地的地热、地电、重力梯度等指标也会发生改变,这些度可以通过现代仪器监控。

等到岩浆距离地表很近时,各种热液活动会变得更加剧烈,比如间歇泉的规模改变、喷气口数量变化、喷气的物质变化等等。

地震这种,完全就是蔫儿屁,贼坏贼坏,事先各种风平浪静积累能量,能量突破阈值以后瞬间释放,一整就整个大的。

还有一个重点是什么——那就是火山喷发的位置是相对固定的,只有时间需要预测。
第2个回答  2022-01-31

火山爆发现在可以预测吗?

有些火山的喷发可以被预测到。通常用于预测火山爆发的主要方法是研究地震活动,或者利用仪器测量气体、观察地面变形以及磁性变化等。

但这些精确的预测工作不是都可以进行的。以汤家的这次火山喷发为例:很难在洪阿哈阿帕伊岛火山完成。

首先它是一座海底火山。英国布里斯托大学火山学家塞缪尔·米切尔(Samuel Mitchell)表示,有些火山喷发前会发出明显可监测的信号,例如气体排放、地表水温度升高,或地表缓慢膨胀,这些都可以通过卫星数据监测到,但在海底很难收集到这些数据。



另外,洪阿哈阿帕伊岛火山监测仪器也并不完备。火山距离最近的有人居住岛屿有65公里远,克罗宁指出,维护一个或多个监测仪器的工作本身非常困难,而且成本也很高。其次,汤加也没有用于监测火山的地震检波器。

因此准确预测火山喷发活动就变得尤为艰难。

在喷发之前,汤加当地的地质专家只能在船上和通过卫星监测火山活动,因此他们可以在喷发之前做出海啸预警,但没有地震检波器这些仪器,他们很难准确监测这座火山以及汤加火山链上其他火山的情况。



正是在这“蠢蠢欲动”的一个月中,不断上升的岩浆被加热到1000摄氏度左右,当地时间1月15日,岩浆遭遇了20摄氏度的海水,导致了瞬间的大规模爆炸。

第3个回答  2022-01-31
火山学家们正将卫星对地面运动的测量与人工智能相结合,以更准确地监测——并最终预测——火山爆发。

尽管大约有8亿人生活在距火山100公里以内的地区,但人类对这些潜在的自然灾害很少进行持续监测。但是,英国布里斯托尔大学的火山学家Juliet Biggs说,新兴的方法使研究人员能够时刻关注火山。

她的团队将于3月20日在新墨西哥州圣达菲举行的一次会议上展示他们的工作成果,该工作使用机器学习来发现火山周围地表变形的形成。

Biggs和她的同事借助执行欧洲哨兵1号(Sentinel-1)任务的两颗卫星的雷达观测。根据它们环绕地球的位置,探测器每隔6天、12天或24天收集一次关于世界火山的数据。当它们反复经过同一地点时,卫星会测量它们与地面之间的距离。这可以表明距离是否随着时间的推移而改变——例如,当岩浆在火山下发生变化时,地面会上升或下降。

但这些数据也存在问题。大气中的水蒸气可以模拟地面变化的信号,研究人员在进行雷达观测时必须考虑到这一点。当科学家们试图在近乎实时的情况下工作时,这些大气造成的影响尤其成问题。

研究大气折射引起的火山图像崎变的方法

Biggs的团队在开始研究哨兵1号发来的2017年11月印度尼西亚巴厘岛阿贡火山爆发的图像时,对这些水蒸气造成的挑战有了初步的了解。两个月前,该地区发生了数百次小地震,迫使14万人疏散。

阿贡火山周围的大气折射引起的图像崎变使研究小组研究火山周围地面变形的工作复杂化。但是,当Biggs和她的同事们设计出一种方法来校正大气信号时,他们发现阿贡火山北侧的地面上升了10厘米,并向邻近的一座火山倾斜。该研究小组上月在《自然通讯》上发表报告称,地面的移动表明岩浆可能在连接两座火山的天然管道系统中移动。研究小组并没有试图预测阿贡火山的喷发,但是他们“从这个例子中学到了很多”,Biggs说。

布里斯托尔大学的地球物理学家Fabien Albino是该研究小组的成员,他现在正在开发一种方法,可以在近乎实时的天气模型的帮助下,快速纠正大气折射引起的图像崎变。

如果它能预测某一特定区域的大气干扰,那么他就能从卫星雷达数据中识别出可能由水蒸气而非火山动荡引起的异常信号。Albino说,这项工作仍处于早期阶段,但它最终可能提供一种更快速地评估在阿贡火山发生的变化的方法。

Biggs 和她的同事们现在正努力加快对全球火山的监测。他们已经创建了一个神经网络,该网络已经扫描了3万多张哨兵1号收集的图像,其中包括900多座火山,并标记了约100幅图像以供进一步研究。研究小组去年报告称,其中至少有39个是对实际地面变形的准确探测。 Biggs 说,通过使用一种算法对数据进行初步排序,研究人员可以节省更多的时间来更好地跟踪感兴趣的火山。

该团队还在对模拟火山爆发产生的合成数据进行神经网络训练。布里斯托尔大学的电气工程师Pui Anantrasirichai将在圣达菲会议上介绍这项工作。

其他预测火山爆发的方法

在利兹大学,由地球物理学家Andrew Hooper领导的一个小组正在开发另一种方法来自动检测潜在的干扰迹象。Hooper和他的同事没有像Biggs的团队那样对哨兵1号的雷达图像进行分类,而是使用了一种搜索卫星数据变化的技术。如果火山的地面已经发生变形,Hooper的方法可以在变形开始加速、减速或以其他方式发生变化时发出信号。这将使研究人员能够在很长一段时间内探测到哪怕是很小的地面变化。

这是一种不同于Biggs工作的分析类型,但是这两个小组的最终目标都是“随时处理所有火山的数据”,Hooper说。

Biggs和Hooper计划在一个全球火山地面变形数据库上测试他们的方法,该数据库由英国地震、火山和构造观测与建模中心(Centre for Observation and Modelling of, volcano and Tectonics)主办。但由于数据库存在一些技术问题,研究人员尚未对他们的技术进行并排比较。

其他科学家,如纽约康奈尔大学伊萨卡分校的火山学家 Matt Pritchard,正在试图开发一种算法,利用诸如地表温度、火山灰和气体排放等其他卫星数据来发现火山的变化。 Pritchard与Biggs等人合作,希望利用机器学习技术,对美国宇航局的Terra和Aqua卫星17年来的数据进行筛选。
第4个回答  2022-01-31
预测,关键在于测量,通过各种渠道获得信息数据,加以建模分析。
所有预测都有一个准确度问题。
地震和火山爆发等自然灾害的预测,基本上准确度不高。
另外,要将预测和预警区别开来。
在火山活跃地区,通过设置传感装置,可以提前感知,发出预警。