北京
火山噴發(fā)會(huì)將大量氣體和火山灰猛烈注入大氣層，對(duì)航空安全、人類健康和基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)成巨大威脅。然而，要準(zhǔn)確預(yù)測火山灰云的擴(kuò)散路徑、及時(shí)發(fā)布預(yù)警，科學(xué)家卻面臨一個(gè)根本難題：決定噴發(fā)柱行為的關(guān)鍵參數(shù)——噴發(fā)源參數(shù)（ESPs）——幾乎無法在爆發(fā)時(shí)直接測量。近日，《地球物理學(xué)評(píng)論》的一篇新論文總結(jié)了估算這些參數(shù)的近期進(jìn)展，并揭示了監(jiān)測與建模仍存的挑戰(zhàn)。 所謂噴發(fā)源參數(shù)，是指火山噴發(fā)瞬間在火山口處的關(guān)鍵物理?xiàng)l件，主要包括質(zhì)量噴發(fā)率、出口速度、溫度和顆粒粒徑分布這4項(xiàng)核心數(shù)據(jù)。它們就像模型的“邊界條件”，直接決定了火山灰和氣體被注入大氣的高度、擴(kuò)散范圍及沉降速度。如果這些參數(shù)估算偏差過大，整個(gè)預(yù)測鏈條就會(huì)失效，可能給穿越危險(xiǎn)空域的客機(jī)、乃至下游數(shù)百萬居民帶來災(zāi)難性后果。 由于火山爆發(fā)極端危險(xiǎn)且難以靠近，科學(xué)家只能通過衛(wèi)星遙感、地震波分析、雷達(dá)觀測和近場采樣等間接手段逆向推演這些參數(shù)。例如，通過衛(wèi)星捕捉噴發(fā)柱頂部高度的變化反推噴發(fā)速率，或利用閃電活動(dòng)估算灰云中的顆粒濃度。但這些方法都存在顯著不確定性，相當(dāng)于“看影子猜實(shí)物”，尤其在夜間或惡劣天氣下，近實(shí)時(shí)預(yù)警變得異常困難。 文章指出，未來突破方向在于多技術(shù)融合與新一代數(shù)值模型。例如，結(jié)合高頻雷達(dá)與熱成像數(shù)據(jù)，可更精細(xì)地解析噴發(fā)柱內(nèi)部結(jié)構(gòu)；而粒子擴(kuò)散模型與人工智能的結(jié)合，有望在幾分鐘內(nèi)給出集合預(yù)報(bào)，幫助航空部門快速做出禁飛決策。這也意味著，從“事后解釋”轉(zhuǎn)向“事前動(dòng)態(tài)追蹤”，將成為降低火山災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵跨越。
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