红外线技术可准确预测火山爆发时间和强度
时间:2017-12-07

  科学网 - 红外技术可以准确预测火山爆发的时间和强度

  俄罗斯的Kliuchevsky火山正在喷发熔岩,图为红外图像。

  据国外媒体报道,火山喷发的奥秘在哪里?世界各地的数百名勇敢的科学家正在冒着这个问题寻找答案。美国匹兹堡大学的地质学家迈克尔·拉姆齐(Michael Ramsay)就是这样一位冒险科学家。他花了12年时间研究火山喷发。现在他正在利用热红外辐射技术和美国航空航天局以及气象卫星数据来预测火山爆发的时间和爆发强度有多强,帮助人们迅速疏散危险地带。

  热红外辐射可以捕捉人眼无法看到的红外图像,帮助像Ramsey这样的科学家追踪世界上1500个活火山内外发生的致命热。来自这些图像的数据可以在危险来临之前提醒人们喷发火山,有一天可能会给科学家预测火山爆发的更好机会。拉姆齐说,世界上有十​​分之一的人口生活在活火山之下,所以这是一个影响全世界人民生存的问题。从空间的鸟瞰来看,高分辨率的图像环绕地球的卫星表明,活火山如圣诞树上的灯一样突出。当他们准备爆发,他们发出明亮的白光。他们的降温速度可以告诉科学家他们的地质构成,进一步帮助科学家预测这些火山是否会爆发。

  拉姆齐和他的研究助理Geocache Adam Carter在美国国家地理学会探索性研究委员会资助的NASA Terra卫星的ASTER项目中得到了协助。拍摄了地球图像,并与地面样本和地面图像进行了比较卡特在俄罗斯远东堪察加半岛的一座活火山上,在火山爆发的前几天,卡特用红外热像仪FLIR拍摄了Bezymianny火山的熔岩圆顶和火山灰斜坡,记录下它们的表面温度卡特说:贝雅米安娜火山爆发相当准时,一般每年两次,我们要跟踪它,看是否有任何警告标志,结果显示确实有警告标志,相比之下,拉姆齐和卡特在2006年12月火山爆发前四天的关键时刻出现了一个热警报信号,当时ASTER数据显示熔岩圆顶的温度突然升高至少20摄氏度。

  由于这幅卫星图像捕捉到整个火山的平均温度,科学家们知道一些地方的温度可能比这个平均温度高出许多倍。这些数据还表明,他们的团队能够识别微妙的地质变化,包括熔岩,岩石和火山灰,以预测Biemiana报喜爆发。这项研究的结果将有助于科学家准确预测火山爆发的时间。

  科学家已经知道,火山爆发是由密度和压力造成的。地幔中的岩浆比岩石更致密,在强压力作用下从地表下弱点出现,随着岩浆的上升,里面的气水迅速膨胀,引起火山爆发,高含量的火山爆发特别剧烈,它们往往会产生更多的粘稠的熔岩,并带有大量的气泡,这些气泡在气泡稳定的压力下会变成剧烈而危险的爆炸,但是科学家很难实时观察这个过程。

  尽管比米纳火山周围的人口很少,火山喷发也是影响航空旅行的主要人类威胁,这就是为什么科学家正在研究堪察加火山爆发的原因。堪察加半岛每天有数百往返欧洲,美洲和亚洲的航班。从火山爆发喷出的火山灰可以到达大气中的平流层,并可以在风下蔓延数百公里。飞入这些火山灰云层的飞机显然面临着导致发动机失速的重大风险。事实上,这导致了几起重大的航空事故。自1980年以来,美国宇航局曾表示,至少有15架飞机在北太平洋被火山灰云摧毁,所幸没有人遇难。结果,火山喷发期间,火山喷发了数百万美元的燃油成本,该地区的飞机不得不改变航线或取消航班。

  美国航空官员认为,新一代的卫星可以使用更多的高清热红外成像仪,使他们能够更准确地探测微妙的温度变化,从而更准确地预测火山爆发。红外成像还有其他的好处,可以让火山学家在安全区内研究火山,通常距离火山喷发四公里。随着技术的进步和红外摄像机价格的下降,世界各地的科学家们将找到创新的方法将摄像机安装在靠近火山的地方,以便在火山喷发时继续拍摄。

  在火山研究中约有10%的科学家遇害或重伤。拉姆齐和卡特希望下一代卫星能够提供更好的高清图像,以便能够通过火山爆发的警告信号。