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巴厘岛的阿贡火山已将火山灰喷射到数千英尺的高空,持续了近两周。熔岩正在火山顶峰翻滚。印尼当局已命令阿贡火山周围的人员疏散,而游客则滞留在关闭的机场。火山的侧翼因岩浆试图挤出而膨胀,并且地震频率一直在增加。来自岩浆的热量融化了阿贡山顶的冰雪,导致火山泥流,称为火山泥石流。看起来火山喷发迫在眉睫……但火山学家如何才能确定接下来会发生什么呢?
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每座火山,就像每个人一样,都有自己独特的“个性”。例如,您可能知道您可以无情地戏弄您的兄弟——直到他的眉毛皱在一起,因为这意味着他要发火了。但是您知道如果我的眉毛皱在一起意味着什么吗?(这是一个我正在认真思考的可靠迹象。)
同样,一座火山可能会通过其正下方地震的频率和强度突然增加来揭示即将发生的喷发。不同的火山可能不会显示地震强度增加,而是会显示由于地表下岩浆膨胀而导致的海拔升高——就像空气填充气球导致其尺寸增大一样。
科学家确定火山是否即将喷发的最佳方法是研究其过去的活动:这座火山上次喷发之前是如何活动的?我们预测喷发的能力与我们拥有的特定火山的历史数据量直接相关。
然而,对于地球上大多数活火山来说,我们没有详细的信息。例如,阿贡火山上次喷发是在1963年。那是在用地震仪密切监测它之前。当时,卫星对火山的观测并不像现在这样普遍。因此,我们不知道阿贡火山应该寻找哪种特定类型、频率或大小的火山前兆——即喷发之前发生的事件。
例如,菲律宾的皮纳图博火山在1991年发生了灾难性的喷发;在此之前,它最近一次喷发是在大约500年前。皮纳图博火山的前兆包括山顶的火山灰爆炸、喷出热气的喷气孔数量增加、火山形状的变化以及地震的频率和大小增加。在1991年剧烈喷发之前的两个月,活动不断增加。
相比之下,美国的圣海伦斯火山可能是地球上被监测最密切的火山。几十年的详细观测使地质学家能够对圣海伦斯火山做出相当精确的预测:例如,一种特定的地震模式意味着新的熔岩将在两周内喷发。
我们尚不清楚阿贡火山目前是否会给我们两周、两个月或两年(或更长)的警告时间,因为我们不确切知道它在1963年喷发之前做了什么。
随着技术的进步,火山学家和收集和解释卫星数据方面的专家(包括遥感科学家和测地学家)正在提高我们预测喷发的能力。现在,我们可以使用卫星提供的太空视角来收集有关火山形状、温度以及这些参数变化的重要信息。卫星为火山学家提供了火山的整体良好视图,但无法提供人类尺度的细节。卫星轨道通常允许它们每隔一两周才经过特定的火山一次。我们仍然需要地面上的地震仪来检测和报告火山下方岩浆移动引起的地震,但地震仪太昂贵,无法在任何地方部署和维护。
准确预测火山喷发——特别是喷发规模以及火山是会爆炸还是产生熔岩流——对于地方当局就活火山附近的人们的生死存亡做出决策至关重要。如果下令疏散,而火山爆炸了,那么生命就被挽救了。这种情况发生在1991年皮纳图博火山喷发中。如果下令疏散,而火山没有爆炸,那么经济损失和人类痛苦可能是灾难性的。这种情况在1984年加利福尼亚州的猛犸山发生,当地社区损失了数百万美元的旅游收入——而且没有发生火山喷发。
为了预测几个小时、几天或几周内的喷发,我们需要有关每个潜在威胁的火山的详细信息。没有这些信息,我们不得不进行比较:例如,阿贡火山的行为会更像圣海伦斯火山还是皮纳图博火山?换句话说,您刚遇到的人的眉毛皱起来(或者,例如,阿贡火山的地震活动增加)是否意味着这个人即将爆发(就像皮纳图博火山在1991年所做的那样)还是只是在认真思考?来自更多火山的更多数据可以进行更好的比较,但没有什么比真正了解单个火山的行为更好。