由美国宾夕法尼亚州立大学研究人员领导的研究小组最近在《地球物理研究通讯》上发表了他们的研究成果。

　　“海洋火山不稳定时，可能会发生灾难性的崩塌，并引发海啸，”宾夕法尼亚州立大学地球科学副教授、本研究的合著者克里斯特尔·沃蒂耶（Christelle Wauthier）说。“2018 年发生这种情况时，超过 400 人死亡，因为没有人用仪器检测地面否有加速或变形行为的变化。没有人知道崩塌即将来临。这项研究表明，如果通过这些遥感数据集知道地表的变形，我们就可预测火山喷发。”

　　科学家可利用雷达卫星追踪地面运动或地表变形，雷达卫星敏感到能发现几英寸的变化。

　　研究小组在工作中使用了一种名为干涉合成孔径雷达（InSAR）的遥感技术，来绘制出这些随时间变化的高精度地图。研究人员分析了来自三颗卫星（ALOS-1、cosmos- SkyMED和Sentinel 1）的十多年数据，并使用干涉合成孔径雷达（InSAR）技术绘制了2018年喀拉喀托火山爆发前的变形图。

　　“总的来说，从2006年到2018年，滑脱断层大约滑动15米（约合50英尺），有加速期和减速期，在2018年崩溃之前有明显的加速，”宾夕法尼亚州立大学博士候选人、本研究的主要作者金英哲（Young Cheol Kim）说。

　　科学家说，虽然干涉合成孔径雷达技术并不新颖，但分析这么大量的数据不多见。分析工作需要访问由宾夕法尼亚州立大学计算与数据科学研究所管理的高性能咆哮计算机集群。

　　“整合数百个雷达图像需要大量的计算能力，”沃蒂耶说。“这需要大量的数据存储和数据处理，需要一些时间和资源。”

　　科学家说，这项研究方法有希望对海洋活火山进行近实时监测，特别是在那些没有其他监测手段的地点。

　　当火山下面有弱点或断层时，就会发生滑动。随着时间的推移，火山随着喷发而变得越来越大，最终达到一个阈值。当断层支撑的重量太大时，就会崩塌。

　　沃蒂耶说，这个过程开始可能像持续多年的“缓慢的山体滑坡”一样，一旦开始加速，就预示着崩塌迫在眉睫。

　　“崩塌的火山已在整体移动，就像一场缓慢的山体滑坡，”金英哲的指导教授沃蒂耶说。“能够观察到这种变形的时间演变非常重要，因为如果有加速度，就可能导致崩塌。我们的数据显示，崩塌前基本上都有前兆。”

　　研究人员表示，在像喀拉喀托火山这样的地区，通常缺乏其他追踪变形的方法，比如地面GPS仪器。因为是活火山，所以存在安全和许可问题。地面设备的部署和维护成本很高，而且资金并非随时可用。

　　“如果突然发生加速滑动，这可能是发生崩塌的迹象，”沃蒂耶说。“无论是这座火山还是世界范围内其他容易崩塌的火山，如果没有实时的地面数据，也许近实时的干涉合成孔径雷达技术可帮助研究人员观察任何明显的加速滑动。”

　　德国地球科学研究中心的托马斯·沃尔特（Thomas Walter）教授也参与这了项研究工作。

　　美国国家航空航天局、美国国家科学基金会和德国联邦教育和研究部为参与本项目的研究人员提供支持。