阿拉斯加隱形火山揭祕：新模型破解「無預警」噴發之謎

更新於 06月11日04:05 • 發布於 06月11日04:00 • 高詩豪

火山噴發時，通常會出現明顯的前兆，例如地表隆起、地震頻繁或火山氣體異常。然而，全球有一些「隱形火山」（stealthy volcanoes），噴發時卻幾乎沒有預警，讓科學家與防災人員束手無策。最近，科學家以阿拉斯加阿留申島弧上的維尼阿米諾夫火山（Veniaminof）為例，發展出一套新模型，首次揭示這類神祕火山無預警噴發的物理機制，有助於提升未來監測和預警能力。

研究團隊分析維尼阿米諾夫火山2018年「無預警」噴發前後的資料，並建立多種火山內部結構和岩漿動力學的電腦模型。他們發現，當火山內部的岩漿庫體積較小、岩漿流入速度較低時，即使岩漿逐漸累積，也難以引發明顯的地表變形或地震訊號。而且，若岩漿庫周圍的岩石因為長期存在熱岩漿而變得溫暖柔軟，更容易吸收壓力，不易產生可偵測的異常，這就是「隱形」噴發的關鍵。

關鍵在小型岩漿庫、緩慢岩漿流與高溫岩石

圖片用來說明火山噴發週期的兩種情境模型：（A）可觀測型噴發與（B）隱匿型（stealthy）噴發，皆分為四個階段：前噴發期（Pre-eruptive） (A) 可觀測型：當深部岩漿庫供給淺部岩漿庫，岩漿庫膨脹、地表發生明顯隆起（InSAR/GPS 可偵測），且因張力應力超過臨界值，產生明顯的火山地震活動（Coulomb failure zone）。這些都是即將噴發的重要前兆。 (B) 隱匿型：同樣有岩漿補給，但地表形變極小（位移小於1公分），地震活動不明顯或完全沒有前兆，難以觀測。噴發期（Co-eruptive） (A) 可觀測型：隨著岩漿壓力突破臨界值，通道打開，火山開始噴發。可明顯觀測到地表下陷（deflation）與火山氣體、岩漿外逸，且地震活動持續。 (B) 隱匿型：雖然岩漿庫同樣突破臨界壓力而噴發，但幾乎無地表下陷或地震，過程中也沒有明顯可偵測到的變化。噴發後冷卻期（Post-eruptive/cooling）兩種情況皆進入岩漿庫冷卻與固結階段，地表持續下陷（可觀測型）或無變化（隱匿型）。休止期（Repose）深部岩漿補給停止，淺部岩漿庫固化、結晶，為下次週期做準備。圖中框註說明：「隱匿型噴發」常見於岩漿庫較小、形狀較細長、補給流速低且深度較深的火山，這些條件導致前兆訊號極弱甚至消失，使預警困難。若岩漿庫長期存在且溫度高，周圍岩石容易「適應」壓力變化，更不易產生明顯地震與形變。（圖／《地球科學前沿》）

該模型進一步指出，不同的岩漿庫深度與形狀也會影響警訊強度。例如，較淺、平坦的岩漿庫可能導致地震活動減少，細長的岩漿庫則較少造成地表隆起。唯有同時出現低流速、小型岩漿庫和高溫岩石時，才最容易發生「隱形」噴發。這解釋了為何阿拉斯加等地的火山經常讓觀測人員措手不及——例如維尼阿米諾夫火山2021年噴發，直到三天後才被發現。

研究人員建議，為了提升這類火山的預警能力，應加裝高精度的傾斜儀、應變儀、光纖感測器，同時整合衛星監控、火山氣體監測與機器學習分析，才能捕捉到最細微的變化。這對於全球許多位於交通要道或居民區附近的火山，尤其重要。透過這項研究，科學家有機會提前掌握潛在的災害，守護更多人的安全。

這項新模型不僅對預測阿拉斯加等地的隱形火山噴發有重大意義，也有助於全球火山災害管理進入嶄新階段。未來，隨著監測技術持續進步，「無預警」火山噴發將不再是難以破解的謎題。

研究刊登在《地球科學前沿》。

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首圖來源： The U.S. National Archives (CC BY 4.0)

圖片來源：Frontiers in Earth Science(CC BY 4.0)

參考論文：
1、Stealthy magma system behavior at Veniaminof VolcanoFrontiers in Earth Science

延伸閱讀：
1、南極冰蓋融化導致火山噴發加劇

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