消息来源: 测绘发展研究中心
日前,雷克雅未克冰岛大学的地球物理学家Sigrn Hreinsdttir和他的同事在2014年1月13日出版的《自然—地球科学》杂志上报告了一项新的研究成果,“一个GPS站点不但能够告诉你这里有一座不安的火山,甚至还包括火山的喷发以及火山灰能够到达的高度”。他们的该项成果主要基于2011年的冰岛火上喷发事件。
GPS数据预示了格里姆火山喷发
2011年5月21日,冰岛发生了近一个世纪以来最大的火山爆发事件,格里姆(Grimsvotn)火山喷发出高达20千米的火山灰,致使冰岛航空管理部门当即宣布关闭冰岛的凯夫拉维克国际机场,停止所有国际航班的飞行,同时也迫使英国部分地区的航班临时停飞,造成了各种不小的影响。不过,就在格里姆火山喷发前1小时,安置在其两翼的全球定位系统(GPS)设备显示地面发生了明显的移动。
事后,Hreinsdttir谈到,格里姆火山是冰岛最活跃的火山,但科学家却很难对其进行监控,原因在于该火山被埋藏在一个巨大的冰原下方。Hreinsdttir的研究团队将一个GPS站点设置在一个罕见的岩石露头上,该露头之所以没有被冰层覆盖是因为一个地下通道将地热输送至地表所致。研究人员发现,在火山喷发前不久,地面开始移动,最终的距离超过了半米。这些数据如果能够实时传输给火山学家,不仅能揭示即将发生的火山喷发,并有可能揭示事件的规模。
利用GPS数据计算火山喷发规模的基本原理
Hreinsdttir表示,地震仪器能够探测到一次即将发生的火山喷发,这是缘于地震通常会在这些地质事件发生之前迅速出现;但是只有GPS数据能够暗示即将到来的火山喷发的实际规模。
研究人员利用描述一个地下岩浆库物理特性的方程,将GPS测得的地面移动数据转化为岩浆库内部压力的变化信息,这反过来又与来自喷发的火山灰能够达到的高度紧密相连。Hreinsdttir列举了一个实例来证明这一观点,比如如果在一个气球中装满了水,并使劲挤压气球,那么水从气球中喷出的高度应该与挤压的力度紧密相关。
未来实践工作中的挑战
Hreinsdttir在研究成果中指出了预测火山喷发及其规模的重要意义:了解即将发生的火山喷发将能够帮助紧急救援人员通过关闭道路或疏散附近居民从而为迎接灾难作好准备。而搞清火山灰能够喷发到何种高度则能够帮助航空公司判断它们是否需要选择其他的航班,乃至关闭机场。此外,对于一些遥远火山的监测更为重要。例如,位于美国阿拉斯加州阿留申群岛上的火山,在那里只有少量的摄像头用于监视是否发生火山喷发,而飞行员在飞越北太平洋时常常不得不猜测这里是否有火山灰需要他们避让。
同时Hreinsdttir指出,利用GPS数据计算火山喷发的实际规模,面临的最大挑战可能是如何安装正确的GPS设备。美国加利福尼亚州斯坦福大学的地球物理学家Paul Segall指出,这项技术需要一类更为昂贵的GPS站点,但是近乎实时地获得数据流反馈依然相对困难,包括阿拉斯加州在内许多火山观测站在近些年来正在流失资金。
目前,Hreinsdttir表示,为了能够证明GPS数据能够很好地用来进行火山喷发预测工作,非常希望观测另一场冰岛火山喷发事件。
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