科學家運用無人機來監測活火山

據估計，世界上有300座活火山。我們面臨的挑戰在于如何監測它們，以便在它們爆發前發出預警。

目前，研究人員設計了一種經過特殊改裝的無人機，幫助他們收集巴布亞新幾內亞活火山的資料。

無人機可以幫助當地社區監控附近的火山，并預測未來的火山爆發，他們的測量資料也可以幫助我們更好地理解最難以接近和高度活躍的火山及其對全球碳循環的影響。

馬南火山位于巴布亞新幾內亞西北海岸一個只有10公里寬的島嶼上，島上居住著9000多名居民，馬南火山是該國最活躍的火山，2004年的一次大爆發導致全島居民被疏散到主島，摧毀了人們的莊稼和房屋。

當火山爆發時，科學家只有幾種預測方法，他們可以監測這個地區的地震活動，監測幾乎總是在火山爆發前發生的振動，并尋找火山斜坡上由于地下巖漿上升而產生的隆起，

當能見度允許時，衛星可以快速監測和測量火山釋放的二氧化硫和其他氣體。這些氣體排放的變化可以預測下面火山活動的增加，

倫敦大學部學院(University College London)的火山學家艾瑪劉(Emma Liu)表示：“馬南火山尚未得到詳細研究，但我們可以從衛星資料中看出，它正在產生大量氣體排放，”

新墨西哥大學部的地球化學家托比亞斯費舍爾說：“我們還想量化這個巨大的二氧化碳發生器的碳排放量。”

雖然火山排放只是人類碳排放的一小部分，但研究人員仍然希望計算他們的二氧化碳排放，并將這一因素納入我們的碳預算，以限制氣候變化的影響。

這支國際隊伍來到了巴布亞新幾內亞，在2018年10月和2019年5月對馬南島的兩次實地訪問中，他們測驗了兩種配備氣體傳感器、攝像機和其他設備的遠程無人機。

馬南火山的山坡非常陡峭，人們步行采集氣體樣本極其危險。然而，無人機可以安全地飛入不斷上升的煙霧中，幫助研究小組更準確地測量火山的氣體排放。

無人機(UAV)飛上2000多米的高度，進入湍急的火山煙流，距離其出發點約6公里，遠離操作者視線，

每次飛行，無人機都會帶回馬納姆火山及其兩個火山口的影像，測量上升煙流正上方的氣體成分，并在無人機恢復后收集4袋額外氣體進行快速分析，

無人機拍攝的航空影像顯示，2018年10月至2019年5月期間，馬納姆火山南部火山口的脫氣加劇，事實上，火山在6月份很快爆發，僅在研究人員第二次實地考察后一個月。

然而，火山排放的增加不能作為火山爆發是否即將爆發的可靠指標，因此研究人員還將觀察馬南火山羽流中二氧化碳和二氧化硫的比例，

這有助于監測上升到地表的巖漿，在大爆發之前，富含二氧化碳的排放物將會爆炸，

然而，研究人員發現，馬南火山噴出的氣體結構與兩次實地考察期間非常相似，

通過結合他們的無人機測量資料和衛星資料，研究人員可以證明馬南火山是世界上脫氣能力最大的十大火山之一，每天可以排放約3800噸二氧化碳和5100噸二氧化硫——，高于之前的預期。

通過分析氣體混合物中不同的碳同位素，研究小組推斷，馬南火山排放的大部分碳可能來自上地幔，而不是地球淺層地殼中的沉積物。

研究小組在文章中總結道：“我們的新方法——，即在野外測量中使用遠程高空無人機——，是目前唯一可行的方法，它允許我們分析像馬南火山這樣陡峭、危險和高度活躍的火山。氣體化學，”

未來的研究需要科學家更加努力，無人機飛行時間更長，因為這項研究中測量資料的時間跨度只有10天。

如果當地科學家有足夠的設備支持和培訓，這種方法可以用于其他地方監測其他無法進入的危險火山，如菲律賓的馬榮火山和印度尼西亞的錫納邦火山，

本文由LiveScience翻譯，由譯者Diehard基于創意分享協議(BY-NC)出版，