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GPS定位观测方式在火山喷发监测中的应用

2020-03-06
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摘要 许多火山观测站将GPS接收器排列在所监测的山脉周围,因为岩浆在地下移动通常也会引起地表的移动。通过监测火山周围的GPS站随时间上升或下降的规律,研究人员能更好地了解融岩流动的位置。

  我们知道,GPS由一组卫星组成,这些卫星能将信号发送至地球表面,而一个基本的、类似手机上的GPS接收器,可以接受和测量四个或更多卫星的信号的到达时间,以此来确定我们的位置,误差大约在1至10米以内。

资料图

  利用更先进的GPS接收机,科学家们可将一个地点精确定位,误差仅在几厘米甚至几毫米。利用这种精细的信息以及新的信号分析方法,科学家利用GPS获得的地球信息,可能比想象中要多得多。

  比如,许多火山观测站将GPS接收器排列在所监测的山脉周围,因为岩浆在地下移动通常也会引起地表的移动。通过监测火山周围的GPS站随时间上升或下降的规律,研究人员能够更好地了解融岩流动的位置。

  2018年,在夏威夷的基拉韦厄火山大喷发之前,研究人员使用了GPS检测器了解火山的哪些部分移动最快。而这些信息,可以被用来决定需要疏散的居民地区。

  在火山爆发后,GPS数据也很有用。由于信号从卫星传播到地面,必须穿过火山喷入空中的物质。2013年,几个研究组研究了四年前阿拉斯加的里道特火山(Redoubt volcano)喷发时获得的GPS数据,发现这些信号在喷发开始不久后就失真了。

  通过研究这些失真信号,科学家可以估算火山灰的喷出量及其扩散速率。目前,有美国科学家一直在研究利用手机的各种GPS接收器,而非昂贵的专业接收机来实现此目的。这使火山学家能够建立一个相对低廉的GPS网络,并在火山灰羽流上升时对其进行监测。而对于飞机来说,火山羽流是一个大问题,为不让火山喷出的微粒堵塞喷气发动机,飞机必须绕开灰烬飞行。

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