曆史上火山曾經給人類帶來巨大的災難,一次火山噴發使數萬生靈和他們的家園毀於一瞬。火山噴發看起來是突然的,但它是有規律的,前兆也比地震明顯得多。現代的科學技術發展,為對火山活動的觀察、監測、預報提供了許多條件,但是,因為影響火山的活動很多,所以,今天我們對火山的認識和研究仍然是不夠的,人類還不能較準確地預報火山的噴發。
火山噴發前的征兆
板塊運動使得岩漿生成並上升,流出地麵造成火山。而我們所能看得到的火山活動,隻是從岩漿流到地麵上開始到活動停止這一段期間的各種現象而已。
據科學家研究,火山運動和地球內部熔融之流質帶動板塊運動及一些其他因素有關係。但現在還不能說人們對火山的活動有明確的認識。
不過,科學家們對火山噴發前征兆的認識還比較一致。火山噴發往往幾個月前就能有征兆。
地形變化。由於火山爆發前,地下岩漿在活動,產生地應力,使地麵起伏有所改變。例如阿拉斯加卡特邁火山於1912年爆發前,其周圍甚至遠距十幾千米以外,突然出現許多地裂縫,從那裏冒出氣體,噴出灰沙。1978年吉布提阿法爾三角區的阿爾杜科巴火山爆發前,突然出現高達百米的突起。但在冰島克拉夫拉火山於1980年10月爆發前,地麵卻發生沉降,這也與岩漿轉移有關。
火山爆發前常有微震,設置在那裏的地震儀能監測到。一般在活動火山的周圍均設有地震站。如聖海倫斯火山周圍有13個,聖海倫斯火山在1980年5月大爆發前曾監測到每天3級地震達30次之多。
火山上的冰雪融化。許多高大的火山常年處於雪線以上,爆發前由於岩漿活動、地溫升高,火山上的冰雪融化預示將要爆發。如聖海倫斯、科托帕克希、魯伊斯等火山均有此現象,融化的雪水甚至造成泥石流或山洪暴發。
火山發出隆隆的響聲。由於岩漿和氣體膨脹,尚未衝出火山口時的響聲,預告噴發即將來臨。
火山氣體異常。在火山附近經常取氣體樣品分析,不正常的氣體增加,表示火山爆發前某些火山氣體已“先行”了。
火山附近的水溫、地溫升高。火山噴發前溫度一般都升高,可以監測得到。
動物異常。和地震的情況相似,有些動物會表現出煩躁不安的神態。
海洋鹽度改變。
高科技幫我們監測火山活動
為了準確、及時預報火山噴發,科學家們一直在不懈地努力,並成功地對一些大爆發做出了準確的預報。如1979年在聖海倫斯山的北坡產生過一個圓丘,1980年5月18日大爆發前,該圓丘竟以每天45厘米的速度增長。美國在此周圍設有13個觀測站,最終準確地做出了預報,而火山的爆發就是從掀去這個圓丘開始的。
世界上最活躍的火山都有監測火山活動的觀測站,它們用於監測火山,在火山可能爆發的時候通知和撤離周邊的人們。近年來對火山噴發的高密度監測得到了一係列完整的時間序列數據,使科學家對幾次即將發生的噴發及時發布了警報。
由於新技術的不斷出現,許多新技術用於火山的監測、預報。諸如寬頻帶地震學、衛星觀測地形形變、火山氣體野外研究中光譜儀技術等。特別是計算機計算能力和運算速度的提高,都使預報水平不斷提高,並且促進了數據傳輸、數據分析和模擬技術的改進。火山樣品的分析研究、實驗推演和理論模擬使得對岩漿係統的動態變化認識正在不斷深化,同時給出了能解釋火山現象的物理結構。
災害性火山預報正在變得更加定量化,是以對機理過程的物理學理解為基礎的。預報正在從經驗模式的識別轉變為以火山深部動力學模型為基礎的預報。高度非線性關係和複雜的力學與動態過程的耦合導致了火山行為的多樣性。由於本身固有的不確定性和非線性係統的複雜性,準確預報通常是做不到的。所以,火山噴發和災害預報要用不確定性的可能性術語來表達,還不能用精確的預報語言。