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中級(jí)會(huì)員 | 第2年

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湯加火山大爆發(fā)造成重大災(zāi)害,傳感器要背鍋?!

時(shí)間:2025/2/27閱讀:108
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近日,湯加的洪阿湯加-洪阿哈阿帕伊島火山大爆發(fā),釋放出超過1000顆廣島的能量,這是進(jìn)入21世紀(jì)規(guī)模的火山噴發(fā),造成湯加國整個(gè)國家失聯(lián)。


同時(shí),環(huán)太平洋地區(qū)數(shù)十個(gè)國家均遭遇海嘯襲擊,為各地人民帶來慘重的財(cái)產(chǎn)損失。


有人問,如果火山噴發(fā)能預(yù)測(cè)就好了,提前發(fā)出預(yù)警,那么傷亡損失就能降到。


為什么火山難以預(yù)警,原因只有一個(gè),那就是:傳感器不夠!


火山預(yù)警為什么這么難?

湯加火山大爆發(fā)后,記者采訪美國地質(zhì)調(diào)查局西部地理科學(xué)中心的地理學(xué)家Wood博士表示:“雖然正在建立復(fù)雜的地震臺(tái)網(wǎng)絡(luò)來監(jiān)測(cè)地震并估計(jì)平均發(fā)生間隔,但火山更難以預(yù)測(cè)。"

主要原因是,監(jiān)測(cè)火山需要用到大量的傳感器

在陸地上的火山,我們可以比較方便地將傳感器放置在火山口附近,時(shí)刻收集火山的溫度、壓力、氣體等各項(xiàng)數(shù)據(jù)。

即便如此,受制于現(xiàn)有的傳感器技術(shù),及人力、經(jīng)費(fèi)等原因,地球上大多數(shù)的陸地火山仍然缺乏足夠的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),因此非常難以做出預(yù)警。


其次,估計(jì)大約有1500座活火山(實(shí)際可能遠(yuǎn)不止這個(gè)數(shù)),這些活火山正在噴發(fā)或?qū)砜赡車姲l(fā),其中有75%左右的活火山處于海底,隱匿在我們看不見的大洋深處。

例如湯加這次噴發(fā)的洪阿湯加-洪阿哈阿帕伊島火山,就是一座海底火山。


“想要進(jìn)行水下甚至深海監(jiān)測(cè)預(yù)警,已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出火山學(xué)家的能力范圍了。"Wood 博士表示。

因?yàn)?strong style="margin: 0px; padding: 0px; outline: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word !important;">現(xiàn)有的傳感器技術(shù)和其他科學(xué)技術(shù),無法長(zhǎng)時(shí)間的對(duì)海底火山進(jìn)行監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)傳送。

地質(zhì)學(xué)家劉嘉麒院士呼吁:“目前對(duì)海底火山尚缺乏監(jiān)測(cè),達(dá)不到準(zhǔn)確預(yù)測(cè)的水平。現(xiàn)在地球科學(xué)正在向著深空、深地、深海發(fā)展,火山作用與這三個(gè)方面都密切相關(guān),所以應(yīng)該在這些方面下功夫。"
可以看到,對(duì)火山噴發(fā)預(yù)警的基礎(chǔ),是通過對(duì)火山的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),獲取足夠的數(shù)據(jù),在這些數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行科學(xué)分析。

而目前的傳感器技術(shù)還很難對(duì)陸地上的火山進(jìn)行如此大規(guī)模的監(jiān)測(cè),對(duì)深海里的火山更是無從下手,簡(jiǎn)單點(diǎn)說就是:傳感器還不夠,這鍋傳感器背了!

科學(xué)家們?nèi)绾螌?duì)火山進(jìn)行監(jiān)測(cè)?

雖然火山噴發(fā)難以預(yù)警,但科學(xué)家們從沒有放棄過對(duì)火山的監(jiān)測(cè)和科學(xué)研究。

火山噴發(fā)前往往會(huì)有預(yù)兆,發(fā)生一些特殊的事件,譬如說:氣體噴發(fā)、地震、地?zé)嵘叩取?/strong>

發(fā)生這些事件的原因是,地下巖漿在上涌過程中,部分巖體會(huì)破裂下陷或向上抬升,形成形變,嚴(yán)重的會(huì)形成地震,被稱作“火山地震"。

因此根據(jù)這些情況,國際上火山監(jiān)測(cè)技術(shù)分為三大類:火山地震監(jiān)測(cè)、火山形變監(jiān)測(cè)和火山氣體監(jiān)測(cè)。

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科學(xué)家們通常將監(jiān)測(cè)火山活動(dòng)性的大多數(shù)地震儀(內(nèi)置振動(dòng)等多種傳感器),布設(shè)在距火山口1 ~ 15 km 范圍內(nèi),通過這些儀器取得有多年記錄的背景地震活動(dòng)基線數(shù)據(jù),以這些數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),推測(cè)可能的前兆活動(dòng),這成為預(yù)報(bào)火山噴發(fā)的主要工具。

下圖是由哈佛大學(xué)科學(xué)家提供的,關(guān)于使用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)用于監(jiān)測(cè)活火山上的地震數(shù)據(jù)的插圖。

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這些傳感器測(cè)量包括火山口的高度,頂部水的壓力,以及潮汐和波浪等數(shù)據(jù)。

傳感器涵蓋從運(yùn)動(dòng)跟蹤到壓力傳感器,慣性測(cè)量單元(IMU)等各個(gè)領(lǐng)域?qū)iT為火山噴發(fā)監(jiān)測(cè)而設(shè)計(jì)的傳感器。

由于傳感器等監(jiān)測(cè)設(shè)備的增加和技術(shù)升級(jí),在過去的40年中,科學(xué)家成功地預(yù)測(cè)了許多火山噴發(fā)的時(shí)間。

你也可以使用傳感器監(jiān)測(cè)火山運(yùn)動(dòng)!

除了科學(xué)家,你也可以用傳感器來跟蹤火山等地質(zhì)運(yùn)動(dòng),前提是保證自己安全——不要跑到火山口去!

這次湯加火山噴發(fā)中,各地就有許多網(wǎng)友,通過簡(jiǎn)單的壓力傳感器,監(jiān)測(cè)湯加火山噴發(fā)造成的海浪沖擊波對(duì)的影響究竟有多大。

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