科学家运用无人机来监测活火山

全球预计有300座活火山，我们的挑战在于如何进行监控，好在它们喷发前发出提前预警。

目前研究人员设计出一种特殊改装的无人机，帮他们收集巴布亚新几内亚活火山的数据。

无人机可以帮助当地社区监控附近的火山，并且预报未来的喷发。它们的测量数据也能让我们更好的了解那些最无法接近的高度活跃的火山，以及火山对全球碳循环的影响。

马纳姆火山(Manam)坐落在巴布亚新几内亚西北沿岸的一座宽度只有10公里的岛屿上。这座岛屿上居住着超9000名居民，马纳姆火山是这个国家里最活跃的火山。2004年的一次大喷发导致整个岛屿上的居民被疏散至主岛上，摧毁了人们的庄稼和房屋。

对于火山什么时候喷发，科学家只有少数几种预测方法。他们能监控这个区域的地震活动，监测火山在喷发前几乎总会出现的震动，以及寻找由于地下岩浆不断升高时在火山斜坡上出现的隆起。

当能见度允许的时候，卫星可以快速监测和测量火山二氧化硫等气体的排放。这些气体排放的变化可以预示下方火山的活跃度增加。

伦敦大学学院的火山学家Emma Liu表示：“马纳姆火山没有被详细研究过，但通过卫星数据我们能看到它在制造大量的气体排放。”

新墨西哥州大学的地球化学家Tobias Fischer说：“我们还想把这个巨型二氧化碳制造机的碳排放给量化了。”

虽然火山的排放只是人类碳排放的一小部分，但研究人员仍旧想要推算出它们所排放的二氧化碳量，并将这一因素囊括进我们的碳预算中，以限制气候变化的影响。

这只国际团队来到巴布亚新几内亚，在2018年10月和2019年5对马纳姆岛的2次实地考察过程中，他们测试了两种配备有气体传感器、摄像头和其他设备的远程无人机。

马纳姆火山的山坡十分陡峭，人们要想步行上去采集气体样本异常危险，但是无人机可以安全的飞进不断涌出的浓烟里，帮助研究团队更准确的测量火山的气体排放。

无人机飞升到2000多米的高度进入了湍急的火山烟流中，距离它们的出发点约有6公里，远在操作者的视线之外。

每次飞行，无人机都会带回马纳木火山和它两个火山口的图像，测量上升的烟流正上方的气体构成，同时收集到4袋的额外气体，用于无人机回收后的快速分析。

无人机拍摄到的空中图像显示出在2018年10月至2019年5月之间，马纳木火山的南火山口的脱气加剧了。事实上，火山很快就在6月份喷发了，距离研究人员的第二次实地考察只过去了1个月。

但是增加的火山排放物不能单独作为一场喷发是否在即的可靠指标，因此研究人员也会观察马纳姆火山烟流中二氧化碳和二氧化硫之间的比例。

这能够帮助监测到上升至表面的岩浆，同时在大喷发之前也会出现富含二氧化碳排放物的爆发。

不过，研究人员发现马纳姆火山排放出的气体结构和两次实地考察时的很相似。

将他们的无人机测量数据和卫星数据相结合，研究人员得以证明马纳姆火山是全球脱气量最大的十大火山之一，每天能排放出约3800吨二氧化碳和5100吨的二氧化硫——高于此前预期。

该团队通过分析气态混合物中不同的碳同位素，推理认为马纳姆火山排放出的大多数碳可能来自于上层地幔，而不是地球较浅层地壳的沉积物。

该研究团队在文章中总结说：“我们的新方法——也就是在实地测量中运用远程高空无人机——是目前唯一可行的方法，它能让我们分析像马纳姆火山这样陡峭、危险又高度活跃的火山的气体化学。”

未来的研究需要科学家更多的辛勤付出，也需要无人机飞行更长时间，因为这次研究的测量数据的时间跨度只有10天。

要是有足够的设备资助和对当地科学家的培训，这种方法可以运用在其他地方来监测其他那些无法靠近的危险火山，譬如菲律宾的马荣火山(Mayon)，还有印度尼西亚的西纳彭火山(Sinabung)。

本文译自 LiveScience，由 Diehard 编辑发布。