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潮汐周期可以提供火山爆发的先进预警

2018-05-14
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一项新研究表明潮汐周期可能对预测特定类型的火山爆发有用。 Greg Steenbeeke

一项新的研究发现,就在2007年新西兰鲁阿佩胡火山爆发之前,其火山口附近的地震震动与每月两次潮汐力量变化密切相关。这项发表在“科学报告”杂志上的研究表明,与潮汐周期相关的信号可能会对某些类型的火山爆发提供先进的警告。

“研究大约12年的这座火山的数据,我们发现地震震动幅度和潮汐周期之间的这种相关性仅在爆发前三个月才开始形成,”该研究的第一作者TársiloGirona说。 “这表明潮汐可以提供一个探测,告诉我们火山是否进入临界状态。”

Girona是喷气推进实验室的NASA博士后研究员,他在布朗大学的博士后任职期间,与布鲁教授Christian Huber和比利时根特大学的博士后研究员Corentin Caudron一起工作。

由于地球旋转时月球的引力拖动,地球的潮汐每天都在起伏。在满月和月朔期间,月球的引力线与太阳的引力线对齐,这使月球阶段的日潮潮涨起来。在第一和第三季度月亮期间,日潮潮较小。这种潮汐幅度每月两次的变化有时被称为每两周潮汐。虽然我们通常会想起涨潮和下降水体的潮汐,但这些引力也会影响地球的坚实地壳。地球科学中长期存在的是引力压力是否会影响火山活动的问题。

“许多研究都集中在潮汐力是否会引发火山爆发,并且没有确切的证据表明他们做了什么,”Huber说。 “我们希望从这个研究中采取不同的角度,看看是否有一些与潮汐力相关的可检测信号可以告诉我们关于火山的关键性的一些事情。”

研究人员选择研究鲁阿佩胡火山,部分原因是其活动多年来一直受到新西兰研究机构GNS Science的密切监测。这座山是受欢迎的旅游景点,也是两座滑雪胜地的所在地,因此官员希望知道任何可能爆发的警告信号。这种监测为研究人员研究提供了一个长期和连续的数据集。

特别是,该团队对位于火山陨石坑附近的地震传感器的数据感兴趣。这些传感器会吸收火山震颤,这是一种低级地震隆隆声,它在火山系统内提供了持久的活动信号。使用先进的统计技术,研究人员梳理了12年的地震数据,寻找地震活动与月球周期相关的任何时期。他们发现,在12年的大部分时间里,震颤和月球周期之间没有相关性,除了2007年9月25日蒸汽驱动爆发之前的几个月,当时出现了强烈的相关性。

在这三个月中,震颤的幅度在两周潮汐周期的锁定步骤中上升和下降。虽然地震波幅波动很小,但与潮汐周期相关的强度却不是。研究人员说,相关性与5西格玛一样强,意味着模式偶然出现的概率约为350万。

为了解这三个月里潮汐力量如何影响鲁阿佩胡,研究人员使用了他们之前开发的地震震动模型。像鲁阿佩胡这样的火山有一条垂直的管道,熔岩通过该管道上升,顶部有坚固的岩石塞子。从熔岩中释放的气体在岩石塞和熔岩池之间形成一个口袋。这个气囊可以与插头发生共振,从而产生地震震颤。

该模型表明,当气袋的压力达到临界水平时(可能发生蒸汽喷发的水平),与潮汐力变化相关的不同应力足以改变震颤的幅度。

“这就是我们认为在2007年发生的事情,”Huber说。 “当系统中的压力变得很重要时,它对潮汐变得敏感。我们能够证明信号是可检测的。“

地质学家通常没有使用其他指标来预测2007年出现的任何警告标志的爆发。因此,潮汐信号可能是预测蒸汽驱动爆发的一种方式,否则难以预测。

“我们希望从其他爆发和其他火山中收集更多的数据,看看这个潮汐信号是否出现在其他地方,”Huber说。 “然后,我们可以开始考虑将其用作预测未来此类爆发的潜在手段。”

出版物:TársiloGirona等人,“对2007年鲁阿佩胡火山爆发前的月球周期的敏感性”,科学报告8,文章编号:1476(2018)doi:10.1038 / s41598-018-19307-z

来源:布朗大学凯文斯泰西