研究表明，潮汐周期可以帮助预测火山爆发

普罗维登斯，R.I.(布朗大学)——一项新的研究发现，就在2007年新西兰鲁阿佩胡火山突然喷发之前，其火山口附近的地震震动与潮汐力的强度每月两次的变化密切相关。发表在《科学报告》(Scientific Reports)杂志上的这项研究表明，与潮汐周期相关的信号可能为某些类型的火山爆发提供提前预警。

该研究的主要作者Tarsilo Girona说:“通过观察这座火山12年的数据，我们发现地震震动幅度和潮汐周期之间的这种相关性只在这次喷发前的三个月才出现。”“这表明，潮汐可以提供一个探测器，告诉我们一座火山是否已进入临界状态。”

赫罗纳是美国航空航天局喷气推进实验室的博士后研究员，在布朗大学担任博士后期间领导了这项研究。他与布朗大学的克里斯蒂安·胡贝尔教授和比利时根特大学的博士后研究员科伦丁·科德龙合作。

由于地球自转时月球的引力作用，地球的潮汐每天涨落。在满月和新月期间，月球的引力与太阳的引力成一条直线，这使得在这些月相期间，每日的潮汐膨胀略大一些。在第一个月和第三个月期间，每日的潮汐隆起要小一些。这种每月两次的潮汐振幅变化有时被称为两周一次的潮汐。虽然我们通常认为潮汐是由涨落的海水引起的，但这些重力应力也会影响地球的固体地壳。重力应力是否会影响火山活动，这个问题在地球科学中由来已久。

Huber说:“很多研究都集中在潮汐力是否能引发火山爆发上，但没有确凿的证据表明潮汐力能引发火山爆发。”“我们想从另一个角度来看待这项研究，看看是否有一些与潮汐力相关的可检测信号，可以告诉我们一些关于火山临界状态的信息。”

研究人员之所以选择研究鲁阿佩胡火山，部分原因是多年来，它的活动一直受到新西兰研究机构GNS Science的密切监测。这座山是一个受欢迎的旅游景点，也是两个滑雪场的所在地，所以官员们想要注意任何可能喷发的警告信号。这种监测为研究人员的研究提供了一个长期和连续的数据集。

特别值得一提的是，研究小组对位于火山口附近的地震传感器的数据感兴趣。这些传感器捕捉到火山震动，这是一种低水平的地震隆隆声，提供了火山系统内持续活动的信号。研究人员使用一种复杂的统计技术，梳理了12年的地震数据，寻找地震活动与月球周期相关的任何时期。他们发现，在这12年的大部分时间里，除了2007年9月25日由蒸汽驱动的火山爆发前的几个月，地震和月球周期之间没有相关性。

在这三个月里，震动的幅度随着每两周一次的潮汐周期而有轻微的升降。虽然地震振幅的波动很小，但与潮汐周期的相关性并不强。研究人员说，这种相关性高达5西格玛，这意味着随机出现这种模式的概率约为350万分之一。

为了了解潮汐力在这三个月里是如何影响鲁阿佩胡的，研究人员使用了他们之前开发的地震震动模型。像Ruapehu这样的火山有一个垂直的通道，熔岩从中上升，顶部有一个坚硬的岩石塞。从熔岩中释放出来的气体在岩石塞和熔岩池之间形成了一个口袋。这个气穴可以与插头产生共振，从而产生地震震动。

该模型表明，当气穴的压力达到一个临界水平时——在这个水平上蒸汽有可能喷发——与潮汐力变化相关的不同应力足以改变地震的振幅。

Huber说:“我们认为这就是2007年发生的事情。“当系统中的压力变得至关重要时，它对潮汐变得敏感。我们能够证明这个信号是可以检测到的。”

地质学家通常用来预测火山爆发的其他指标在2007年都没有提出任何警告信号。因此潮汐信号可能是预测蒸汽驱动喷发的一种方法，否则很难预测。

Huber说:“我们想从其他火山爆发和其他火山中收集更多的数据，看看这个潮汐信号是否会在其他地方出现。”“然后我们可以开始考虑把它作为预测未来这类火山爆发的一种潜在手段。”

这项研究由美国国家科学基金会(1454821)资助。