法国巴黎地球物理学院新方法实时预警火山喷发

预测火山喷发以提前向政府和民众发出预警，至今仍是全球科学界面临的重大挑战。近期，一项发表于《自然通讯》的研究提出了一种具有突破性的检测技术——“脉冲”（Jerk）方法，为这一难题提供了新的解决思路。该研究由巴黎地球物理研究所（IPGP）与亥姆霍兹地球科学研究中心（GFZ）的科研团队共同完成，其创新之处在于能够利用单一地震仪实时识别火山喷发早期的前兆信号。

“脉冲”方法可实时捕捉与深层岩浆注入相关的极微弱地面运动。这些信号表现为水平地面运动加速度与倾斜中的低频瞬变扰动，振幅仅约每秒立方纳米（nm/s³）量级。研究指出，这些信号很可能源自喷发前发生的动态岩石破裂过程。通过专门的数据处理流程（包括地球潮汐校正），使用一台超宽频带地震仪即可实现对这些微弱信号的有效检测。

自2014年4月起，该方法作为全自动模块整合至IPGP旗下普罗旺斯火山观测台（OVPF-IPGP，位于留尼汪岛）的WebObs监测系统，并采用全球地震台网（Geoscope）中一处位于火山顶峰以东8公里（东河附近）的台站数据进行实时分析。2014年6月20日，系统首次在火山喷发开始前1小时2分钟成功发出预警。在超过十年的连续运行中，该“脉冲”信号检测与分析系统表现出色：在2014年至2023年间发生的24次喷发事件中，自动预警成功率达92%，预警时间最早可在熔岩涌出地表前8.5小时，最短也可提前数分钟。

研究团队还将该方法回溯应用于1998年至2010年间的24次历史喷发数据，结果表明“脉冲”预警系统在所有案例中均能有效工作。这项研究的重要创新点在于，“脉冲”方法在完全自动化、无人干预的条件下，历经十余年实时运行验证，这与多数依赖事后数据分析的喷发前兆研究形成鲜明对比。

尽管系统偶有“误报”——即发出明确警报却未发生喷发——但后续综合分析（包括地震活动、地形变形及火山气体监测等指标）证实，这些信号实际上对应着真实的岩浆侵入或“未成功的喷发”。因此，“脉冲”工具不仅对喷发事件高度敏感，也被证明是检测岩浆侵入活动的可靠手段。

例如，在2025年12月5日皮托-德福尔纳西火山发生地震活动期间，系统捕捉到一次微弱“脉冲”信号（仅0.1 nm/s³），配合观测到的轻微地形变形与气体异常，确认了一次岩浆侵入事件。

普罗旺斯火山作为仪器覆盖密集、监测体系完善的“实验室火山”，OVPF-IPGP已将“脉冲”工具作为多项观测指标之一，用于交叉验证岩浆活动。而对于监测手段相对有限的火山，该方法则可作为一种简便而有效的早期预警手段。目前，科研团队正致力于将该技术推广至其他活跃火山，首站选址意大利埃特纳火山。2026年起，德国波茨坦地球物理仪器库（GIPP）将与意大利国家地球物理与火山学研究所（INGV）合作，在埃特纳布设新型地震台网，专门用于“脉冲”信号的检测与验证。