近日，汤加巨型火山喷发事件引起了全球的关注。1月18日，汤加政府在火山喷发后发布首个声明，火山爆发造成3人遇难和一些人员受伤。有的小岛上所有房屋被海啸吞没。但是，此次海底火山喷发带来最严重的后果之一，还属火山灰污染了整个汤加的饮用水源，所有家庭的饮用水都面临困难，整个国家的农作物遭受毁灭性打击。

不过，相关专家表示，汤加火山灰短时不太可能飘到中国，而目前火山出现的气体已经向西飘散，飘到了澳大利亚，而目前的扩散还主要在南半球。虽说目前来说咱们还不会受到火山灰的影响，但还是十分有必要了解一下为什么火山灰会对当地居民的生活带来不利影响。首先，我们可以先来了解一下火山喷发物都包含什么成分。

火山喷出的物质主要包括气体喷发物、固体喷发物、液体喷发物。多数火山气体中水蒸气占绝大部分，同时伴随有许多二氧化碳、硫化氢、和二氧化硫等酸性气体；此外，还含有少量的氯化氢、氟化氢、氮气、氩气、甲烷、一氧化碳等。

由于喷发出的气体除了水蒸气之外，大部分都是酸性气体，因此，在火山爆发之后，会出现酸雨现象，酸雨会危害土壤和植物、会危害人类的健康、会腐蚀建筑物、机械和市政设施等。

火山喷发物的主要固体成分是火山灰，包含的化学物质主要有硫、钾盐以及钠盐等，这些物质到达地面后常在喷口附近凝结，可以凝华出硫磺、钠盐、钾盐等矿产，这些物质会对人、畜的呼吸系统产生不良影响，也会严重影响当地水源的卫生情况，危害居民身体健康。

那么，除了这些，你知道吗，火山爆发其实是可以预测的。那么，预测火山爆发，都用到了哪些黑科技呢？一起来盘点一下吧！

1、利用无人机光学热成像监测火山活动

由于活火山存在坍塌或爆发的风险，迄今为止，对其进行实时监测一直是火山学的一大挑战。为解决这一难题，德国地球科学研究中心(GFZ)的研究人员在危地马拉圣玛丽亚火山使用无人机进行了一系列光学和热成像的可重复成像研究。

圣玛丽亚火山的火山口是一个由黏性熔岩组成的结构，称为熔岩穹顶，形状上类似于瓶塞。研究人员使用这些图像能够证明，熔岩穹顶在两个不同的时间尺度上显示出运动轨迹，分别是穹顶的缓慢生长和黏性熔岩的快速挤出。该研究发表在《科学报告》杂志上。这项研究的第一作者埃德加·佐恩（Edgar Zorn）表示：“我们为无人机配备了不同的摄像头，以不同的时间间隔让无人机飞越火山口，使用特定的立体成像技术，以前所未有的精度测量熔岩流和熔岩穹顶的运动轨迹。通过数据的比对，我们能够确定火山的流速、运动方式和表面温度。”这些参数对于预测火山爆发的危险性而言非常重要，研究人员还成功地从这些数据中得出了熔岩的流动特性。

科学家在圣玛丽亚火山的卡连特火山锥上使用的无人机均安装有两台摄像机，一台能拍摄高分辨率的照片，另一台能够进行光学热成像。结合特殊的计算机算法，研究人员能够通过这些图像创建出完整而详细的3D模型以及温度模型，其分辨率高达厘米级。

尽管无人机的工作能极大限度降低火山学家的危险，但对于他们而言，更大的挑战在于模型的后期处理和计算。“必须精确定位各种3D模型，以便后期进行比对。这是一项艰苦而细致的工作，但这些努力是值得的，因为即使是极小的火山运动也可以即刻被发现，”佐恩解释道：“在这项研究中，我们为火山运动的监测提供了新的可能，在未来的测量项目中非常受用。”

2、为火山拍X光片，提前预知火山爆发

μ子无处不在。在你不知道的情况下，每秒钟就有几百个射入你的脑袋。这些亚原子粒子在宇宙射线进入地球大气层时产生，并迅速衰变为较轻的粒子团。

这些粒子像X射线一样穿透物体，这使它们对科学家很有用。早在四年前，科学家就利用μ子揭开了埃及大金字塔的一个密室。

科学家们还利用幽灵般的μ子绘制火山的内部结构图，这有朝一日可以帮助预测危险的火山爆发。

智利阿塔卡马大学的地球物理学家、该研究的主要作者Giovanni Leone表示，为了绘制这些地图，科学家们测量了粒子通过岩浆流经火山中的洞穴、密室和岩石通道的效率，然后利用这些信息绘制地质蓝图。

这项被称为muography的技术有朝一日可能成为 “岩浆的最终检测系统”，Leone告诉《纽约时报》，并补充说，这项技术使得追踪可能在火山爆发前发生的岩浆运动成为可能。

3、火山喷发预警仪——无人系统监测火山动态

Black Swift Technologies（BST）是位于美国科罗拉多州博尔德的一家专业工程公司，宣布与美国国家航空航天局实验室成功合作，为政府提供可靠，强大和精确的数据。小型无人机系统（sUAS）通过无人机飞越活火山附近森林冠层，捕获空中的二氧化碳（CO 2）含量来测量数据。通过测量和监测火山口喷发的气体，NASA希望能更好地了解火山是怎样活动及其后果，并提高火山喷发的规划和预警能力。

这个项目于2018年1月在哥斯达黎加进行，在Jorge Andres Diaz博士和哥斯达黎加大学的工作人员的帮助下，使用该公司最先进的sUAS ——Black Swift S2，配备了测量火山喷发中感应二氧化碳和水蒸汽的传感器。Black Swift S2的未来航班将包含能够测量甲烷（CH4），硫化氢（H2S）和二氧化硫（SO2）的传感器，用于评估火山颗粒大小和分布的浊度计，以及大气探头分析压力，温度，湿度和三维风向。

卫星会持续对地面的CO2进行监测，这些科学调查已经证明，一个专用的SUAS能够更准确地测量存在于从通风口、包括被树冠遮蔽的火山范围内释放的气体化合物，以帮助量化火山的生命周期。

Black Swift Technologies首席执行官Jack Elston博士说：“无人机比地面人员或昂贵的有人机更有效，我们的目标是在一个具有挑战性的环境中部署一个sUAS，这个系统能够跟踪火山周围的森林树冠的轮廓，以便水平和垂直地采样气体，以获得有关气流如何在高度上变化的实时数据，而不是卫星观察，这可能只是在整体中获得平均值。”

了解火山气体对于了解火山爆发的原因至关重要。研究证据表明，CO2的排放水平可以用来测量和预测火山爆发的风险，因为他们是火山内部产生反应的指标。从火山喷口和裂缝，喷气孔和扩散侧翼排放物释放到大气中的气体浓度增加表明爆发的可能性更高。通过研究这种气体混合物的组成并监测其组成的波动，科学家们发现他们可以更好地预测火山爆发的可能性。

4、美国宇航局开发了一种利用卫星预测火山喷发的新方法

美国宇航局喷气推进实验室的科学家和阿拉斯加大学费尔班克斯分校的研究人员利用卫星数据开发了一种新方法，带来了在火山喷发发生前几个月甚至几年预测火山喷发的可能性。新方法利用火山大面积的热量排放在喷发前的几年里有微妙但显著的增加。研究人员说，这使他们能够看到火山已经苏醒，时间可以远在任何其他火山变得活跃的迹象之前。

在研究过程中，研究小组分析了来自美国宇航局Terra和Aqua卫星上的中分辨率成像光谱仪(MODIS)仪器超过16年的辐射热数据。这些数据涵盖了过去20年中爆发的几种类型的火山。美国宇航局发现，尽管火山存在差异，但结果是一致的。在所有情况下，在喷发前的几年里，大部分火山的辐射表面温度比正常状态增加了约1摄氏度。每次喷发后，温度都有所下降。

美国宇航局强调，这不是在说热点，但火山大面积的升温被认为与火山深处发生的基本过程有关。科学家们认为，热量增加可能是岩浆库和热液系统相互作用的结果。该项目的科学家们清楚，由于对火山的了解有限，其他过程也可能在发挥作用。研究人员计划在更多的火山上测试新方法，并继续对系统的精度进行微调。

本文来源：无人机网，之药，大地量子TerraQuanta，知识就是力量杂志，·cnBeta