2021年，阿拉斯加的维尼亚米诺夫火山发生了爆炸性喷发，将火山灰喷射至15公里的高空，然而科学家们直到喷发开始三天后才侦测到这一事件。这次喷发与维尼亚米诺夫火山过去的喷发一样，缺乏地面变形或地震等典型的预警信号。
近日，发表在《地球科学前沿》上的一项研究解释了为什么某些火山会“隐秘”喷发，并提供了改善喷发预测的路线图。
研究的主要作者、伊利诺伊大学的火山学家李宇表示：“一些火山位于主要航空航线附近或社区附近，例如墨西哥的波波卡特佩特尔火山和科利马火山、印度尼西亚的梅拉皮火山、哥伦比亚的加莱拉斯火山，以及意大利的斯特龙博利火山。”
研究团队专注于维尼亚米诺夫火山2018年的喷发，尽管进行了仔细的监测，但其信号仍然模糊不清。通过分析三年的喷发前数据，他们建立了一个模拟模型，展示了地下岩浆动态如何转化——或未能转化——为可检测的地表变化。
研究发现，岩浆如何进入火山的地下室对于喷发是否会发出预警信号至关重要。当大量的岩浆快速流入一个室内时，通常会导致上方的地面膨胀或震动，这些都是喷发即将来临的典型信号。如果这种快速流动进入一个大型的火山室，尽管喷发可能不会发生，但警告信号通常会非常明显。相似地，如果高流量进入一个小型火山室，则喷发很可能会发生且会有明显的预警。
然而，当小量岩浆缓慢进入小型火山室时，最有可能发生“隐秘喷发”的情况。这与科学家在维尼亚米诺夫火山观察到的情况一致，因为该火山拥有一个小型的岩浆室和缓慢的岩浆流动。
此外，岩浆室的形状和大小也会影响警告信号的强度。例如，大而扁平的岩浆室可能只会引发极少的地震，而小而长的岩浆室可能不会使地面膨胀。如果所有这些条件——岩浆流动、岩浆室的大小、形状和深度——组合在一起，隐秘喷发就更可能发生。温度也是一个重要因素。如果周围的岩石因岩浆的持续存在而保持温暖，就不太可能出现裂纹或移动，因此不会发出警报信号，这使得隐秘喷发的可能性更大。
研究提出，为了缓解这些潜在的突然喷发的影响，需要整合高精度仪器，如钻孔倾斜仪、应变计和光纤传感器，同时还需采用如次声和气体排放监测等新方法。李表示：“机器学习在检测火山行为的微小变化，特别是地震信号选择方面表现出了很大的潜力。”
维尼亚米诺夫火山的隐秘喷发行为并非个例。研究还强调了哥伦比亚加莱拉斯和意大利斯特龙博利等地的相似风险，这些地方的喷发可能威胁到数百万人。传统监测往往未能发出警报。
该研究的模型不仅仅是解释性的——它还是预测性的。通过结合实时数据与物理模型，科学家们能够在数小时或数天之前预测隐秘喷发。尽管仍面临挑战，如将昂贵的传感器部署到偏远火山，但好处显而易见：改善的早期预警可以挽救生命并减少因火山灰导致的空中交通中断。
李指出：“未来，这种方法可以改善对这些隐秘系统的监测，最终有助于更有效地回应，以保护附近社区。”
图片源于：https://thedebrief.org/this-stealthy-ancient-volcano-in-alaska-erupts-without-warning-scientists-think-they-now-know-why/
