作者:Sigrún Hreinsdóttir 来源:《自然—地球科学》 发布时间:2014-1-14 14:06:17
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火山先移动再喷发
GPS数据或成未来预报新途径

 
在2011年冰岛格里姆火山爆发的过程中,附近的地面移动了半米
  
 一座冰岛火山在2011年5月喷发出高达20千米的火山灰,而这也给了研究人员预测未来火山喷发的另一种可能的工具。
 
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。这些数据被实时传输给火山学家,不仅揭示了即将发生的火山喷发,并有可能暗示事件的规模。
 
雷克雅未克冰岛大学的地球物理学家Sigrún Hreinsdóttir认为:“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。”
 
Hreinsdóttir和同事在1月13日出版的《自然—地球科学》杂志上报告了这一研究成果。
 
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。
 
作为近一个世纪以来冰岛最大的火山爆发事件,2011年的格里姆火山喷发使英国部分地区的航班临时停飞,而就在此1年前,冰岛的埃亚飞亚德拉火山喷发导致了相关国家的部分航班停飞,由此造成的经济损失超过数百万欧元。那次火山爆发喷出大量火山灰云团,有超过10万趟班机和800万乘客受到影响。
 
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。Hreinsdóttir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。
 
利用描述一个地下岩浆库物理特性的方程,研究人员将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。
 
“如果你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你的力度紧密相关。”Hreinsdóttir说,“这似乎非常简单,但之前我们一直无法对其加以证明。”
 
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Hreinsdóttir表示,只有GPS数据能够暗示即将到来的火山喷发的实际规模。
 
这项工作能够被一些遥远的火山证明是有用的,例如那些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。
 
然而最大的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。并且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。
 
Hreinsdóttir如今正希望观测另一场冰岛火山喷发事件,从而证明GPS能够用来进行预测工作。她说:“我们需要另一场火山喷发来证明自己是正确的。”
 
格里姆火山位于冰岛的东南部,是冰岛最活跃的火山之一,自上世纪20年代以来已多次喷发。格里姆火山位于约12米厚度的瓦特纳大冰川地底下。火山不断加热覆盖在它上方的冰层,让其融化成水层,填补了冰川和火山之间的空隙。这层水层给火山施加压力,使火山处于一个稳定的状态。随着地底冰川融水的流出,火山所受到的压力也逐渐减轻,火山的熔岩则会跟着溢出到地表。(来源:中国科学报 赵熙熙)
 
 
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