新西兰的怀特岛有可能再次喷发,但一个新的警

- 编辑:大众自然网 -

新西兰的怀特岛有可能再次喷发,但一个新的警

去年12月9日参观怀特岛的游客没有收到火山即将爆发的警告。酸性蒸汽和气体的爆炸导致21人死亡,大多数幸存者受重伤和严重烧伤。

这场悲剧促使我们开发了一套早期预警系统。我们的研究显示了火山爆发前的地震活动模式,这使得提前预警成为可能。如果我们的系统就位,它就会在该火山致命喷发的16小时前提高警报。

新西兰其他几个火山也构成类似威胁,这一事实也使我们感到鼓舞。爆炸和激增的受欢迎的游客目的地Waimangu地热区域造成3人死亡,1903年喷发拉乌尔岛在2006年杀害一个人,2007年在鲁阿佩胡火山弹道学造成严重伤害和游客幸免于难加里一个受欢迎的天走在两个喷发在2012年国家公园。

我们的自动预警系统提供实时的危险信息和更高的安全级别,以保护游客和帮助运营商确定何时参观火山是安全的。

火山爆发的历史

新西兰有一个监测仪器网络,可以连续地测量即使是最小的地球运动。GeoNet网络提供来自火山(包括瓦卡阿里火山)的高速率数据,但目前还没有被用作火山爆发的实时预警系统。

尽管GeoNet目前的火山警戒级别(VAL)系统与国际上的最佳做法一致,但由于它主要依赖于专家的判断和共识,因此更新速度太慢。它也没有估算出未来喷发的可能性——相反,它提供了火山状态的逆向视图。瓦卡阿里火山过去的所有喷发都是处于1级或2级警戒级别(动乱),只有在火山爆发后才会提高警戒级别。

我们的研究使用机器学习算法和过去十年的连续监测数据。在此期间,记录在案的瓦卡里火山爆发有5次,其中许多与2019年的那次类似。自1826年以来,瓦卡阿里火山已经喷发了30多次。并不是所有的都像2019年那样猛烈,但由于在岩浆浅层上方的热液区有热水和蒸汽,我们预计每隔一到三年就会发生破坏性的爆炸。

去年火山爆发前,地震警告持续了17个小时。这一切始于长达4小时的强烈地震活动,我们认为是新鲜的岩浆上升,给困在上面岩石中的气体和水增加了压力。

这最终导致了它的爆炸,就像高压锅盖被炸开一样。2013年8月火山喷发前30小时也记录到了类似的信号,2012年的另外两次火山喷发也有类似的信号(尽管不那么明显)。

建立预警系统

我们使用复杂的机器学习算法来分析地震数据,寻找火山爆发前未发现的模式。4小时的能量爆发证明了一个经常预示着即将爆发的信号。

然后,我们利用这些喷发前的模式来教一个计算机模型来发出警报,并测试它是否能预测它没有从中学到教训的其他喷发。这种模式将继续“从经验中学习”。我们用每一个连续的事件来教它提高它预测未来的能力。

我们还研究了如何优化警报发出时间,使警报系统最有效。主要的取舍是,在一个高度敏感的系统和一个设置了很高的标准,但也错过了一些火山爆发的系统之间进行取舍。

我们确定了一个阈值,每当火山爆发的可能性超过8.5%时,就会发出警报。这意味着当警报上升时(每次持续5天),发生火山喷发的几率为1 / 12。

这一系统本可以对过去五次瓦卡阿里火山大爆发中的四次发出预警。它将为2019年的火山喷发提供16小时的预警。但这些评估都是事后诸葛亮的结果:预测系统只能通过未来的数据来证明它们的价值。

我们认为很有可能探测到像2019年那样或更大规模的火山喷发。如果预警生效,每年将有一个月的时间禁止游客进入该岛。

从这里到哪里去

目前,我们已经在24/7的基础上运行该系统5个月了,并且正在与GNS科学公司合作,研究如何最好地整合该系统,以加强他们现有的协议,并为新西兰火山提供更及时的预警。

我们计划为新西兰的其他活火山开发这套系统,包括汤加里罗火山和鲁阿佩胡火山,它们每年接待数以万计的游客。最终,这对世界上的其他火山也会有价值,比如2014年日本的翁山火山爆发,造成63人死亡。

由于这些早期预警系统具有巨大的公共价值,我们将所有的数据和软件开放源代码。

尽管瓦卡里火山的大多数喷发似乎是可以预测的,但未来很可能会出现无视预警的事件。2016年的一次喷发没有明显的地震前兆,我们的预警系统也没有预料到。

如果有足够的数据来训练模型,其他火山的喷发也可以用类似的方法来预测。无论如何,人类操作者,无论是否得到早期预警系统的协助,都将继续在保护住在火山附近或参观火山的人们方面发挥重要作用。