桑德琳·塞斯特蒙，《地平线》杂志，《地平线:欧盟研究与创新杂志》 更好的火山爆发预测将有助于保护住在火山附近的人的生命
信用:豪尔赫·纳瓦-纳瓦/维基媒体，根据CC BY-SA 2授权
0 全世界大约有1500座潜在的活火山，每年大约有50次喷发
但是仍然很难预测这些喷发将在何时、如何发生，或者它们将如何展开
现在，对火山内部物理过程的新见解让科学家们对他们的行为有了更好的了解，这有助于保护住在火山附近的10亿人
经常活跃的圆顶建筑火山是最危险的火山类型之一，因为它们以爆炸活动而闻名
这种类型的火山通常首先在它的顶峰平静地产生厚熔岩的圆顶状挤出物，这种熔岩太粘而不能流动
当它最终变得不稳定时，它会断裂并产生快速流动的热气流、凝固的熔岩块和火山灰，称为火山碎屑云，以快速列车的速度沿着火山侧面向下流动
德国波茨坦大学火山学和地质灾害教授托马斯·沃尔特说:“与它们相关的危险可能是自发的，很难预测。”
“这就是为什么理解熔岩穹丘现象如此重要
" 人们对熔岩圆顶的行为知之甚少，部分原因是没有太多可用的数据
教授
沃尔特和他的同事想更好地了解它们是如何形成的，它们的形状是否会有很大的变化，它们的内部结构是什么样的
在过去的五年里，通过一个名为VOLCAPSE的项目，他们一直在使用创新技术来监控熔岩圆顶，方法是使用卫星捕获的高分辨率雷达数据以及火山附近摄像头拍摄的特写镜头。
“一个像素一个像素地，我们可以确定这些熔岩圆顶的形状、形态和结构是如何变化的，”教授说
沃尔特（亦作Walt）
“我们将(网络摄像头图像)与卫星雷达观测进行了比较
" 延时 该项目集中于几个圆顶建筑火山，如墨西哥的科利马火山、印度尼西亚的默拉皮火山、俄罗斯的比兹米安尼火山、智利的拉斯卡山和拉斯塔里亚火山
其中一部分是参观他们，并安装仪器，如由太阳能电池板驱动的延时相机，可以远程控制
例如，如果熔岩穹丘开始形成，研究小组可以调整设置，以便更频繁地捕捉更高分辨率的图像
由于高海拔和恶劣的天气条件，设置摄像机比预期的更具挑战性
“这是一个尖锐的学习曲线，但也有试错，因为没有人能告诉我们在这些火山上会发生什么，因为以前从来没有这样做过，”教授说
沃尔特（亦作Walt）
在他们访问期间，该小组还使用了无人机
它们会飞过熔岩穹丘，从不同的视角捕捉高分辨率图像，这些图像可以用来创建详细的三维模型
无人机上的温度和气体传感器提供了额外的信息
教授
沃尔特和他的同事们利用这些数据创建了计算机模拟，比如熔岩圆顶的生长是如何从一次喷发变成另一次喷发的
他们发现新的熔岩穹丘并不总是在同一个位置形成:一次喷发时，熔岩穹丘可能会在火山的顶部形成，而下一次它会在火山的一侧形成
研究小组感到困惑，因为火山内部的导管在喷发时会将岩浆带到地表，这意味着它会在一次喷发和下一次喷发之间改变方向
“这对我们来说非常令人惊讶，”教授说
沃尔特（亦作Walt）
胁强场 他们能够通过检查火山内部的力或者应力场的分布来解释这是如何发生的
当岩浆在喷发过程中被排出时，它改变了内部的力的分布，导致了导管的重新定向
研究小组还发现，应力场的变化有一个系统的模式，这意味着通过研究熔岩圆顶的位置，他们可以估计它们在过去形成的位置，以及它们在未来出现的位置
这可能有助于确定火山附近哪些地区最有可能受到即将到来的喷发的影响
火山爆发项目利用各种技术监测世界各地的一些圆顶建筑火山，以更好地了解这种爆发型火山
信用:托马斯沃尔特/火山 他说:“如果你想知道熔岩圆顶将来会从哪里挤出(或坍塌)，这对于预测研究来说是一个非常酷的结果。”
知道火山从哪里喷发是一回事，但是知道它什么时候喷发是另一回事，控制它的物理因素也没有被很好地理解
尽管火山爆发的频率和规模之间有关系，但与较小的火山爆发相比，大型火山爆发很少发生，由于缺乏可靠的数据，很难研究控制火山爆发频率和规模的过程
瑞士日内瓦大学的岩石学和火山学教授卢卡·卡里奇说:“当你回到地质记录中时，许多火山爆发的痕迹会因为侵蚀而消失。”
此外，不可能直接进入这些过程，因为它们发生在火山深处，在5到60公里深处
测量喷发时喷出的岩浆的化学成分和结构，可以提供一些导致事件发生的内部过程的线索
由于构造作用，岩浆房有时会突然出现在地球表面，这是可以研究的
不过，从特定时间段提取信息仍然很困难，因为你得到的“图片”就像一部电影，所有的帧都被折叠成一个镜头
“在时间上重现进化是很复杂的——电影中到底发生了什么，”教授说
Caricchi
教授
卡里奇和他的同事正在使用一种新的方法来预测火山爆发的复发率
以前的预测通常是基于火山地质记录的统计分析
但是，通过一个名为发热的项目，该团队的目标是将这种方法与导致火山爆发频率和规模的物理过程模型相结合
一种类似的方法被用来估计地震和洪水何时会再次发生
在几乎没有数据的情况下，使用物理模型对火山进行预测应该特别有用
“要从一个我们知道很多的地方推断我们的发现，比如日本，你需要一个物理模型来告诉你为什么频率和震级的关系会发生变化，”教授说
Caricchi
为了建立他们的模型，研究小组引入了一些变量，这些变量影响岩浆库的压力或火山下方深处岩浆的聚集速度
例如，火山下地壳的粘度和岩浆库的大小起了作用
他们已经使用所有可能出现的数值组合进行了超过一百万次的模拟
他们从模型中获得的频率和震级之间的关系与使用火山记录估计的相似，因此他们认为他们能够捕捉到相关的基本过程
“这是岩浆数量和地壳性质之间的一场斗争，”教授说
Caricchi
“他们是两个互相争斗最终导致这种关系的大玩家
" 板块 然而，研究小组还发现了不同地区火山之间变化的大小和频率之间的关系
教授
卡里奇认为这是由于每个地区构造板块的几何形状不同
“我们可以看到，一个板块俯冲到另一个板块之下的速度，以及俯冲的角度，似乎在确定最终喷发的频率和规模方面发挥了重要作用，”他说
团队现在开始将这些新信息整合到他们的模型中
使用模型预测未来火山爆发的频率和规模有助于更好地评估危害
以日本为例，日本是活火山最多的国家之一，在决定在哪里建设核电站等基础设施时，了解未来各种规模火山爆发的可能性非常重要
它在人口稠密的地区也是无价的，比如墨西哥城，那里被活火山包围，包括内瓦多·德·托卢卡
教授
卡里奇和他的同事研究了这座已经3000年没有爆发的火山
他们发现，一旦岩浆活动重新开始，可能需要大约10年时间才能发生大规模喷发
如果发现最初的活动迹象，这种知识将阻止墨西哥城被疏散
“一旦活动重新开始，你知道你有十年的时间来跟踪形势的演变，”教授说
Caricchi
(人们)现在会知道更多一点关于期待什么
"
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