隐形火山，零警告
当火山准备喷发时，科学家们依靠典型的迹象来警告附近的人们：地面变形和地震，这是由充满岩浆和火山气体的地下室引起的。 但有些火山被称为“隐蔽”火山，不会发出明显的警告信号。 现在，研究阿拉斯加韦尼亚米诺夫的科学家们已经开发了一种模型，可以解释和预测隐蔽的喷发。 “尽管监测取得了重大进展，但一些火山喷发时几乎没有或没有可检测到的前体物，大大增加了附近人群的风险，“伊利诺伊大学的 Yuyu Li 博士说，他是 Frontiers in Earth Science 研究的主要作者。 “其中一些火山位于主要航线附近或社区附近：例如墨西哥的波波卡特佩特尔火山和科利马火山、印度尼西亚的默拉皮火山、哥伦比亚的加莱拉斯火山和意大利的斯特龙博利火山。 “我们的工作通过确定关键的内部条件（例如低岩浆）来帮助解释这是如何发生的补给和温暖的宿主岩——使喷发变得隐蔽。 警告标志 Veniaminof 是阿拉斯加阿留申弧的一座冰雪覆盖的火山。 它受到了仔细的监测，但自 1993 年以来的 13 次喷发中，只有两次在喷发之前有足够的迹象来提醒观测科学家。 事实上，2021 年的喷发直到开始三天后才被发现。 “Veniaminof 是一个案例研究，说明火山如何看起来平静，同时仍然准备好喷发，”Li 说。 “这是最阿拉斯加的活火山。 近几十年来，它已经产生了几次 VEI 3 级喷发——中等规模的爆炸事件，可以将火山灰喷出高达 15 公里的高度，扰乱空中交通，并对附近的社区和基础设施构成区域性危害——通常没有明确的警告标志。 为了更好地了解维尼亚米诺夫，科学家们使用了 2018 年隐形喷发前三个夏季的监测数据，该喷发前只产生了模棱两可的警告信号发生。 他们创建了一个火山在不同条件下的行为模型，该模型将改变填充岩浆储层对上方地面的影响：岩浆储层的六个潜在体积、岩浆流速和储层深度的范围以及三种形状的储层。 然后，他们将模型与数据进行比较，看看哪些模型最匹配，哪些条件产生了喷发，无论是隐蔽的还是其他的。 火山 按数字 他们发现，高岩浆流入腔室会增加地面的变形和喷发的可能性。 如果岩浆迅速流入一个大腔室，可能不会发生喷发，但如果发生喷发，地面将变形到足以首先警告科学家。 同样，大量岩浆流入一个小腔室可能会产生喷发，但不会是隐蔽的喷发。 当低流的岩浆进入相对较小的腔室时，隐蔽的喷发就成为可能。 与观测数据相比，结果表明Veniaminof 有一个小的岩浆室和低流的岩浆。 该模型还表明，不同的情况可能会产生不同的警告信号。 流入更大、更平坦的腔室可能会引起最小的地震，而更小、更细长的腔室可能会产生很小的地面变形。 但是，只有当所有条件都具备时，才会发生隐蔽的喷发——正确的岩浆流和正确的腔室大小、形状和深度。 然而，当科学家们添加温度添加到他们的模型中，他们发现，如果岩浆随着时间的推移一直存在，因此腔室的岩石是温暖的，那么大小和形状就不那么重要了。 如果岩石是温暖的，当岩浆流入腔室时，它不太可能以导致可探测的地震或地面变形的方式坍塌，从而增加隐蔽喷发的可能性。 下一步是什么？ “为了减轻这些潜在的意外喷发的影响，我们需要集成高精度仪器，例如钻孔倾斜仪和应变仪和光纤传感，以及次声和气体排放监测等更新的方法，“李说。 “机器学习在检测火山行为的细微变化方面也显示出前景，尤其是在地震信号拾取方面。” 在 Veniaminof，采取措施提高卫星监测的覆盖范围并增加倾斜仪和应变仪可以提高检出率。 与此同时，科学家们现在知道他们是哪些火山需要密切关注的是：拥有小型温暖储层和缓慢岩浆流动的火山。 “将这些模型与实时观测相结合代表了改进火山预报的一个有前途的方向，”Li 说。 “未来，这种方法可以改进对这些隐蔽系统的监控，最终导致更有效的响应来保护附近的社区。”