火山穹頂坍塌和引起的巨大爆炸是一種基本的、至今仍不可預(yù)測的火山災(zāi)害，在過去一個世紀中曾在全世界發(fā)生過幾次重大的火山爆發(fā)事故。為了更好地減輕活躍的火山穹頂形成所帶來的危害，對控制熔巖穹頂整體穩(wěn)定性的過程有一個基本的了解是至關(guān)重要的。對于活火山的紅外熱像儀熱監(jiān)測是現(xiàn)代火山監(jiān)測的一個重要方式，它提供了關(guān)于潛在巖漿生長過程的寶貴信息，以及對風險和危害的評估。

圖為攝影記錄熔巖穹頂?shù)纳L

關(guān)于熔巖穹頂?shù)陌l(fā)展，一個基本的問題是地隆和冷卻的外地殼對于穹頂整體穩(wěn)定性方面所起的作用。紅外熱像儀技術(shù)為火山學家提供了一個收集高空間高分辨率圖像的工具。紅外熱像儀檢測與直接溫度監(jiān)測不同，比任何衛(wèi)星攜帶的儀器都要詳細得多。通過紅外熱像儀可觀測活火山活動過程（比如巖崩和壓裂）。機載紅外熱像儀可以提供必要的監(jiān)視工具，以跟蹤持續(xù)活動的熔巖穹頂熱活動的變化。

圖為連續(xù)三年的熔巖穹頂紅外熱像圖1

從墨西哥活躍的熔巖穹頂?shù)娘w行中收集高分辨率紅外熱像圖和數(shù)字攝影圖像，用于連續(xù)三年監(jiān)視穹頂位置。紅外熱像儀觀測結(jié)果為：隨著穹頂?shù)耐七M，形成了大量冷卻的巖屑坪，從而穩(wěn)定了結(jié)構(gòu)。當距骨坪到達火山口邊緣時，它的逐漸崩塌與熔巖葉的發(fā)育相對一致，將從穹頂?shù)纳钐巼姵鰺崛蹘r。熱量計算證實，熔巖穹丘三年期間保持了一個熱粘滯，從而表明其機械穩(wěn)定性來自于兩側(cè)距骨的剪切強度。

圖為連續(xù)三年的熔巖穹頂紅外熱像圖2

詳細的研究結(jié)果歸納于以下6點：

（1）從紅外熱像圖中分析出了熔巖穹頂噴發(fā)的詳細溫度以及熱通量的時間序列。誤差分析表明，檢測到真實最高溫度和平均溫度分別為50℃和5℃。

（2）紅外熱像圖清晰地反映了地表熱結(jié)構(gòu)，揭示了巖崩、龜殼破裂等動態(tài)過程在熱量散發(fā)方面的重要性。

（3）定量時間序列顯示，穹頂熱活動的主要部位從側(cè)面向頂部逐漸遷移，最終遷移到與暴露出最新鮮結(jié)構(gòu)（最不穩(wěn)定區(qū)域）對應(yīng)的裂片中。

（4）在研究期間，穹頂?shù)臒崃繐p失計算為530mw，最顯著的增加是在第三年末熔巖葉的形成之后。

（5）在整個穹頂生長過程中，穹頂核心始終保持高溫(可能達到900℃)，具有延展性。

（6）火山穹頂?shù)陌l(fā)展受到被側(cè)翼顆粒距骨支撐的粘性核心的積累和穩(wěn)定性的強烈影響。這種熔巖穹頂穩(wěn)定性模型可能適用于其他相似的火山噴發(fā)，下一步的工作將有助于檢驗其有效性。

參考資料：

William Hutchison, Nick Varley, David M. Pyle, et al. Airborne thermal remote sensing of the Volca′n de Colima (Mexico) lava dome from 2007 to 2010. Remote Sensing of Volcanoes and Volcanic Processes: Integrating Observation and Modelling. 380:203-228, 2013.