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NASA 衛星新應用!數據比對可提早發現火山甦醒、爆發前兆

(首圖來源﹔pixabay)
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【文‧林妤柔】

火山爆發前兆可從地震活動頻繁、氣體排放量變化、地面突然變型等跡象得知,不過準確預測預測火山爆發,可說相當困難,因為每座火山的行為模式皆不同,全球 1,500 多座活火山也幾乎沒有監測系統。不過,科學家發展一種新方法,可以提前數月、數年得知火山活動,並準確預測其爆發狀況。

美國南加州的 NASA 噴氣推進實驗室(Jet Propulsion Laboratory,JPL)和阿拉斯加大學費爾班克斯分校的科學家利用衛星數據找出一種新方法,帶領人們更接近火山爆發的真實面貌。研究最近發表在《自然地球科學》(Nature Geoscience)期刊。

前 JPL 科學家、現在任教於阿拉斯加大學費爾班克斯分校的期刊主要作者 Társilo Girona 表示,在爆發前幾年,大面積的火山會釋出細微又顯著的熱量,表示火山「已經甦醒」,且比其他跡象還早出現。

研究小組分析中解析度影像頻譜幅射儀(MODIS)16.5 年熱輻射數據,由過去 20 年內幾種火山爆發所得出的數據,證實即使火山間存在差異,但爆發的前幾年,大部分火山的輻射表面溫度比正常狀態高出約攝氏 1 度,然後每次噴發逐漸遞減。

另一位共同作者、JPL 科學家 Paul Lundgren 認為,重點在火山大片區域變暖,而非談論熱點,這可能跟地底深處的基本過程有關。然而,全球僅少數火山受到良好的監測,加上一些最具潛在危險的火山爆發頻率極低,無法一直仰賴過去的紀錄。

科學家推測,熱量增加可能是由岩漿儲存層和熱液系統之間的相互作用引起,岩漿(地表下的熔融岩石)含有氣體和其他流體;當透過火山上升時,氣體擴散至地表並散發出熱量。同樣地,這種脫氣(degassing)促進地下水向上流動、地下水位升高,帶動熱液循環(hydrothermal circulation),進而提高土壤溫度。科學家認為,還有其他過程起作用,但目前所知仍然有限。

新預測方法發現阿根廷的層狀火山

根據去年夏天發表在《科學報告》(Scientific Reports)的研究,Lundgren 使用干涉合成孔徑雷達(InSAR)數據分析出阿根廷的多穆約火山(Domuyo)長期變形。當時,科學家不確定多穆約火山是休火山、死火山或僅是座高山,不過,Lundgren 團隊發現該火山的膨脹時期,當新岩漿運動向上推開岩石時,部分火山正在膨脹,證明多穆約火山是一座相當活躍的火山。

接著,Lundgren 將多穆約火山的變形時序與熱時序比較,確認火山大面積的輻射表面溫度跟變形是否相關;換言之,只要將火山深處發生的情況及各種過程如何相互作用等蒐集成數據,就可以提高預測火山爆發模型的準確度。

Girona 表示,即使是小規模噴發,在爆發前也出現過熱變化的證據。這些新數據有助於支援目前監測火山的工具,還能挽救更多生命。Lundgren 認為,新方法幫助世界各地的火山觀測站辨識出最可能爆發的火山,並選擇適合更近距離觀測火山的工具。

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