尽管火山爆发可能在出乎意料的时候发生，但有时它们会发出预警信号，这些信号可以通过先进技术捕捉到。一种监测火山爆发的创新方法目前正在冰岛火山活动活跃的雷克雅内斯半岛进行测试。
在一项新研究中，研究人员报告了一个爆发预警系统的成功进展，该系统使用分布式声学传感（DAS），可以通过地表下的岩浆运动来预测火山活动。
该研究发表在《科学》杂志上，展示了雷克雅内斯半岛的 DAS 传感器如何在爆发前 30 分钟向公众发出熔岩爆发的预警。这种方法关键在于能够对地下扰动做出反应的光纤电缆。通过一个监测电缆的系统，科学家们以前所未有的方式挖掘着看不见的火山数据。
冰岛的火山爆发
冰岛独特的地理位置使其成为 大西洋中脊的一部分。大西洋中脊是一条长达 10,000 英里的山脉，代表着北美和欧亚构造板块之间的边界。虽然它的大部分都深埋在水下，但有部分山脊从海洋中升起并形成岛屿（如冰岛本身）。这种地质构造赋予了该国多样的地质特征，从巨大的断层到温泉和间歇泉。
由于位于大西洋中脊上，冰岛的部分地区容易发生火山爆发。自 2021 年以来，雷克雅内斯半岛的火山爆发显著增加，自 2023 年 11 月以来已发生八次熔岩爆发。尽管火山活动造成伤亡的风险相对较低，但格林达维克镇附近反复发生的爆发迫使人们年复一年地撤离家园。
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感知地下振动
在过去的几年里，一个国际研究团队一直在努力寻找一种能够捕捉火山活动并在其影响公众之前进行预警的解决方案。这项合作促成了一个 DAS 系统的开发，该系统专注于一条地下光纤电缆。
该研究的第一作者、休斯顿大学地球物理学家 Jiaxuan Li 在一份声明中说：“部署速度非常快。在 2023 年 11 月 10 日发生重大岩浆侵入事件后 10 天内，我们就成功在一根 100 公里长的光缆上设置了我们的系统。大约一个月后，我们的系统记录了第一次爆发。”
DAS 系统涉及将激光射入未使用的地下电缆；当振动（例如，在地震期间）通过电缆时，激光会发生“相变”，使研究人员能够收集有关地震波的数据。
一个新的预警系统
该系统也适用于地下火山活动。当岩浆向上移动并涌出地表时，它会扭曲和压缩地面。研究人员表示，电缆传感器比 GPS 或卫星成像更能精确地测量地面的变化。
来自雷克雅内斯半岛传感器的数据使研究人员能够创建一个早期预警系统，该系统可以在爆发发生前 30 分钟到几小时通知公众。
该系统已经帮助格林达维克地震学家探测到火山活动并了解岩浆在地下的行为。鉴于冰岛预计将进入一个火山爆发更频繁的时期，现在比以往任何时候都更需要越来越可靠的火山预警。
加州理工学院地球物理学家、该项目研究负责人 Zhongwen Zhan 表示：“还有很多工作要做，而且每座火山都不同，但 DAS 为我们提供了一种以前无法实现的新能力。我们的项目也是国际合作力量的绝佳范例。”
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文章来源
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联合国教科文组织。 大西洋中脊
欧洲地球科学联合会。 什么是分布式声学传感？
