连续三年对火山穹顶熔岩的红外热像仪

火山穹顶坍塌和引起的巨大爆炸是一种基本的、至今仍不可预测的火山灾害，在过去一个世纪中曾在全世界发生过几次重大的火山爆发事故。为了更好地减轻活跃的火山穹顶形成所带来的危害，对控制熔岩穹顶整体稳定性的过程有一个基本的了解是至关重要的。对于活火山的红外热像仪热监测是现代火山监测的一个重要方式，它提供了关于潜在岩浆生长过程的宝贵信息，以及对风险和危害的评估。

图为摄影记录熔岩穹顶的生长

关于熔岩穹顶的发展，一个基本的问题是地隆和冷却的外地壳对于穹顶整体稳定性方面所起的作用。红外热像仪技术为火山学家提供了一个收集高空间高分辨率图像的工具。红外热像仪检测与直接温度监测不同，比任何卫星携带的仪器都要详细得多。通过红外热像仪可观测活火山活动过程（比如岩崩和压裂）。机载红外热像仪可以提供必要的监视工具，以跟踪持续活动的熔岩穹顶热活动的变化。

图为连续三年的熔岩穹顶红外热像图1

从墨西哥活跃的熔岩穹顶的飞行中收集高分辨率红外热像图和数字摄影图像，用于连续三年监视穹顶位置。红外热像仪观测结果为：随着穹顶的推进，形成了大量冷却的岩屑坪，从而稳定了结构。当距骨坪到达火山口边缘时，它的逐渐崩塌与熔岩叶的发育相对一致，将从穹顶的深处喷出热熔岩。热量计算证实，熔岩穹丘三年期间保持了一个热粘滞，从而表明其机械稳定性来自于两侧距骨的剪切强度。

图为连续三年的熔岩穹顶红外热像图2

详细的研究结果归纳于以下6点：

（1）从红外热像图中分析出了熔岩穹顶喷发的详细温度以及热通量的时间序列。误差分析表明，检测到真实最高温度和平均温度分别为50℃和5℃。

（2）红外热像图清晰地反映了地表热结构，揭示了岩崩、龟壳破裂等动态过程在热量散发方面的重要性。

（3）定量时间序列显示，穹顶热活动的主要部位从侧面向顶部逐渐迁移，最终迁移到与暴露出最新鲜结构（最不稳定区域）对应的裂片中。

（4）在研究期间，穹顶的热量损失计算为530mw，最显著的增加是在第三年末熔岩叶的形成之后。

（5）在整个穹顶生长过程中，穹顶核心始终保持高温(可能达到900℃)，具有延展性。

（6）火山穹顶的发展受到被侧翼颗粒距骨支撑的粘性核心的积累和稳定性的强烈影响。这种熔岩穹顶稳定性模型可能适用于其他相似的火山喷发，下一步的工作将有助于检验其有效性。

参考资料：

William Hutchison, Nick Varley, David M. Pyle, et al. Airborne thermal remote sensing of the Volca´n de Colima (Mexico) lava dome from 2007 to 2010. Remote Sensing of Volcanoes and Volcanic Processes: Integrating Observation and Modelling. 380:203-228, 2013.