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科学家如何利用热成像来预测火山活动的变化

热成像
科学家如何利用热成像来预测火山活动的变化

夏威夷岛上的基拉韦厄火山是世界上最活跃的火山之一。2018年4月下旬,火山开始显示出活动增加的迹象。2018年5月3日,第一条裂缝(也称为裂缝)出现,随后又出现了19条裂缝,共计20条。随着熔岩流和岛上破坏的图片流传开来,这次活动引发了广泛关注。

此后,美国地质调查局(USGS)及其夏威夷火山观测站提供的新闻和信息不断升级,2018年5月15日,USGS的警报级别从“橙色”变为“红色”,表明“即将发生重大火山喷发,正在进行中,或怀疑地面和空中有危险活动”。

为了更好地了解火山爆发,科学家们收集了各种关键信息和数据,包括从火山中测量温度手持热成像仪.他们利用这些信息来帮助做出可能挽救生命的预测。美国大约有169座活火山,全世界大约有1500座。

在基拉韦厄捕捉热能

美国地质调查局进行的大部分监测活动都是从非活动时段安装的仪器中收集的,其中许多仪器是临时安装的。然而,当火山活动增加时,美国地质调查局和其他感兴趣的组织就有机会获得关于火山如何实时活动的核心信息。

美国地质调查局的科学家使用各种航空(飞机)、轨道(卫星)和手持传感仪器(如热成像摄像机)收集数据。一旦收集到数据,就可以对其进行分析,并用于预测未来的火山爆发。

夏威夷大学希洛地质系系主任Steve Lundblad说:“使用手持热成像相机进行测量有很多优点。“在进入这些潜在危险区域时,美国地质调查局的科学家必须经常保持警惕。使用便携式热成像仪,可以即时轻松地捕获事件实时展开的数据。使用其他方法测量温度可能需要额外的时间来安装和恢复设备。”

热耦合器就是一个例子,它必须被物理地放置在地面上,然后在测量完成后取出。然而,热红外成像相机提供了一种非接触的方式来快速测量温度。

Lundblad说:“对于美国地质调查局来说,在可能的情况下收集热红外(IR)图像测量是值得的。“由于他们捕捉和分析其他喷发事件数据的时间长度,美国地质调查局已经能够对基拉韦厄火山的运动和行为做出准确的预测。了解火山接下来会发生什么对保护市民的安全非常有帮助。”

确保周围社区在火山爆发期间保持安全并获得信息对于成功管理事件至关重要。除了美国地质调查局的行动和天文台,夏威夷民防等关键组织还提供重要的警告和信息信息,包括可能需要疏散。美国地质勘探局还努力保证科学家的安全。

Lundblad说:“是否在某些地区进行测量的决定可能是根据具体情况而定的。”“例如,17号裂缝非常活跃,喷射出巨大的熔岩炸弹,因此太危险了,不能非常接近。然而,仍然可以从其他不太稳定的喷口或裂缝中获取有价值的数据,以帮助预测再次发生事件的可能性。”

红外摄像机是如何工作的?

与普通相机捕捉可见光来生成图像不同,热成像相机通过检测物体发射的红外能量来生成图像,例如熔岩流辐射的能量。的热感摄像机使用红外敏感传感器来检测红外能量并将其转换为热图像。它还为不同的温度分配颜色来表示变化,例如热点。

从远处测量热能

安装在飞机和卫星上的热成像设备也为美国地质调查局收集测量数据。每种方法,无论是近距离观察还是远距离观察,都有一个最佳的使用时间和地点,这取决于火山的条件。

与基于现场的监测一样,安全地捕捉热活动有时是危险的,从远处捕捉热图像也有缺点,因为它依赖于有利的天气和大气条件。例如,20号裂缝正在产生大量的火山灰羽状物,因此阻碍了摄像机的能见度,导致测量不可靠。

试图确定火山爆发的确切时间仍然是不可能的,然而,热成像相机通过捕获有价值的数据以供当前和历史参考,极大地帮助了美国地质调查局的科学家。美国地质勘探局的科学家们对火山在活跃期和非活跃期的表现了解得越多,他们就越能准确地确定火山喷发的时间。