張明曉，白志達(dá)

中國地質(zhì)大學(xué)（北京）地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083

0 引言

火山噴發(fā)是地球內(nèi)部物質(zhì)和能量驟然強(qiáng)烈釋放的一種突發(fā)性自然現(xiàn)象。它給人類創(chuàng)造了許多財富，如礦產(chǎn)資源、地?zé)豳Y源、火山旅游資源，同時也常給人類帶來巨大的災(zāi)難。據(jù)統(tǒng)計，全球有近20%的居民生活在火山災(zāi)害危險區(qū)和影響范圍內(nèi)。1987年聯(lián)合國大會正式通過“國際減輕自然災(zāi)害10年”的決議，把火山災(zāi)害列為八項自然災(zāi)害之一。因此，研究火山災(zāi)害類型，對火山監(jiān)測和預(yù)報并采取相應(yīng)的防災(zāi)措施，是減輕火山災(zāi)害的關(guān)鍵。

1 火山災(zāi)害類型

圖1 常見的火山災(zāi)害類型

火山災(zāi)害類型多樣（圖1），除了火山碎屑流、熔巖流和氣體等災(zāi)害，還會引發(fā)海嘯，地震等一系列次生災(zāi)害。

1.1 火山灰與火山云

火山灰指粒徑小于2mm的火山噴發(fā)物。由于其特殊的成分及結(jié)構(gòu)，當(dāng)被人體吸入后會對呼吸道造成很大的傷害，甚至致人窒息死亡。大量火山灰的降落可導(dǎo)致建筑物垮塌，少量的火山灰亦可對農(nóng)作物、電力設(shè)備等帶來嚴(yán)重危害。2010年4月14日冰島埃亞菲亞德拉冰蓋火山噴發(fā)，火山灰導(dǎo)致歐洲各國紛紛關(guān)閉機(jī)場，使歐洲航空業(yè)遭受巨額損失。

1.2 火山碎屑流

火山碎屑流是由熾熱的火山灰、火山氣體和火山碎屑物混在一起形成的流體，具有高密度、高溫、高速等特征，它能擊碎和燒毀在它流經(jīng)路徑上的任何生命和財物，具有極大的破壞性和致命性。公元79年意大利維蘇威火山噴發(fā)，灼熱的火山碎屑流和火山灰埋葬了當(dāng)時繁華的龐貝古城。

1.3 熔巖穹與熔巖流

呈液態(tài)在地表流動的熔漿被稱為熔巖流，其溫度達(dá)1000℃～1100℃，其流速取決于熔巖流的成分、溫度及具體的地形地貌。熔巖穹與熔巖流的災(zāi)害主要限于火山錐體部分和熔巖流溢流區(qū)范圍內(nèi)，酸性粘度大的熔巖流流動速度較緩慢，給了人們足夠的反應(yīng)時間，因而對人員的傷亡危害性較小。但會摧毀沿途各種設(shè)施并引起火災(zāi)和森林大火。1902年培雷火山噴出的熔巖流使圣彼耳城毀滅，2.5萬居民喪身。

1.4 火山氣體與氣溶膠

火山噴發(fā)時會釋放出大量有毒氣體,如CO2、HF、HCl、SO2等?；鹕綒怏w及形成的氣溶膠，能導(dǎo)致平流層中臭氧濃度減小，甚至出現(xiàn)“臭氧洞”，誘發(fā)皮膚癌等疾病。在1986年的喀麥隆尼沃斯災(zāi)難中，1700余人死于火山活動噴溢的大量CO2氣體。

1.5 火山碎屑涌流

火山碎屑涌流是由蒸汽—巖漿蒸氣產(chǎn)生的低密度火山碎屑流。分為干涌流（地面涌流）和濕涌流（基底涌流）兩種類型。干涌流溫度高，運(yùn)移速度快，雖搬運(yùn)距離短，但也會對周圍生命造成危害。

1.6 火山泥石流

火山泥石流是主要的火山次生災(zāi)害。它是由火山噴發(fā)物與水體混合（雨水、雪水及冰的融化）形成的大體積快速流動的高密度流體。它所攜帶的大量碎石和泥沙會堵塞河道，造成河流改道，引發(fā)一系列災(zāi)難性后果。1980年美國圣海倫斯火山爆發(fā)，火山灰、砂石和融化的雪水混合形成強(qiáng)大泥石流，以80km/h的速度席卷了房屋、橋梁等各種工程設(shè)施，造成嚴(yán)重破壞。

1.7 火山地震

火山噴發(fā)引起的地震，稱為火山地震。特點：影響范圍較小，只限于火山附近幾十公里遠(yuǎn)的范圍內(nèi)，常以成群小地震形式出現(xiàn)，且發(fā)生次數(shù)也較少，約占全球地震總數(shù)的7%，所造成的危害較輕。但有時也相當(dāng)強(qiáng)烈，如喀拉喀拉火山爆發(fā)時引起的火山地震，激起海浪高達(dá)30m，將150km外雅加達(dá)市的墻窗震裂。

另外，火山噴發(fā)還會引起山崩、滑坡、海嘯等間接災(zāi)害。需要強(qiáng)調(diào)的是，有時有些火山爆發(fā)造成的間接影響會比直接影響大得多。

2)理論與實踐相結(jié)合，緊跟當(dāng)前軟件技術(shù)發(fā)展的前沿，熟悉當(dāng)前軟件項目開發(fā)流程和開發(fā)工具，強(qiáng)化編程能力，培養(yǎng)學(xué)生具有扎實的基礎(chǔ)理論知識和較強(qiáng)的工程項目應(yīng)用能力、培養(yǎng)良好的職業(yè)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力作為人才培養(yǎng)目標(biāo)的重心，緊跟并培養(yǎng)以大數(shù)據(jù)為核心，移動互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)所需的高級應(yīng)用型軟件人才。

2 我國火山潛在的危險

我國晚新生代火山主要分布在東北一華北、華南沿海、臺灣北端、昆侖山地區(qū)和云南騰沖地區(qū)。由于火山活動頻率與多火山國家相比較低，只有少數(shù)近代有過活動，如臺灣大屯火山群、昆侖山火山帶的卡爾達(dá)西火山群（1951年噴發(fā)）、東昆侖可可西里（1973年噴發(fā)）。且在歷史上有過噴發(fā)記錄的火山大都分布在偏遠(yuǎn)地區(qū)，因此給公眾及地質(zhì)學(xué)者一種錯誤印象：中國不存在活火山，也不存在火山災(zāi)害危險。但是，近年來的研究成果表明，我國存在活火山，且具有潛在危險的火山主要分布在長白山、五大連池、龍崗、鏡泊湖、臺灣、雷瓊、騰沖以及西昆侖阿什庫勒等地[2]。最危險的地區(qū)首推長白山火山。長白山天池火山有歷史記載的噴發(fā)為5次，分別發(fā)生在公元1413，1597，1668，1702和1903年。其休眠時間已達(dá)百年，與歷史上的噴發(fā)周期相當(dāng)。另外，歷史上長白山噴發(fā)與日本火山遙相呼應(yīng)，而近年來，日本火山有過噴發(fā)。所以，長白山具有極大的噴發(fā)危險性。五大連池老黑山、火燒山火山于公元1719～1721年有過兩次噴發(fā)，如果再次爆發(fā)，火山空降物和熔巖流可能危害五大連池市。其它地區(qū)，如雷瓊地區(qū)火山，也具備再噴發(fā)的條件。如果有噴發(fā)活動，也主要是基性巖漿噴溢，規(guī)模和強(qiáng)度不會太大，其危險性不會很大[2]。

總之，這些火山再噴發(fā)的危險性和可能性依然存在。此情況已引起有關(guān)方面的高度重視。目前，我國已經(jīng)編制火山災(zāi)害區(qū)劃圖，預(yù)測未來火山噴發(fā)的強(qiáng)度、類型、范圍及后果。建立長白山天池、五大連池、瓊北、騰沖火山等火山監(jiān)測站，開展了對新期火山的監(jiān)測與研究，初步構(gòu)建了火山災(zāi)害預(yù)警體系的框架。

3 防災(zāi)措施

3.1 加強(qiáng)火山調(diào)查與監(jiān)測

3.1.1 火山調(diào)查

火山災(zāi)害調(diào)查是火山監(jiān)測的基礎(chǔ)和前提。調(diào)查內(nèi)容除了通常的地質(zhì)調(diào)查如火山地貌，構(gòu)造背景，噴發(fā)周期等，更側(cè)重于火山災(zāi)害的范圍、調(diào)整、強(qiáng)度。還需要進(jìn)行系統(tǒng)的火山區(qū)調(diào)查與承災(zāi)體研究，調(diào)查火山區(qū)人口、建筑、生命線等分布，研究火山區(qū)承災(zāi)體易損性[3]。

3.1.2 火山監(jiān)測

火山監(jiān)測是指記錄火山及其周圍地區(qū)發(fā)生的可見和不可見的所有變化[4]。如地震活動與大地形變。目前國內(nèi)外普遍采用的火山監(jiān)測技術(shù)有火山地震學(xué)方法、地形變測量和火山氣體地球化學(xué)觀測。

1）地震學(xué)

地震學(xué)方法是監(jiān)測火山活動的重要手段之一。在火山地震臺網(wǎng)中，一般使用短周期0.1s～100s的寬頻帶的地震儀來監(jiān)測無線電波發(fā)送的地震信息。獲得背景地震活動基線,是一項必要的基礎(chǔ)工作。另外，使用地震反射波及折射波探測巖漿房位置和巖漿活動,已成為火山地震學(xué)和火山監(jiān)測的主要內(nèi)容[5]。區(qū)分火山地震與其它構(gòu)造地震可以通過在地震模擬記錄與數(shù)字化臺網(wǎng)記錄上引入頻譜地震圖（spectra-seismo-gram）的分析方法實現(xiàn)。

2）地形變

地形變技術(shù)是當(dāng)巖漿活動時測量地表或近地表的變化的技術(shù)。測量手段主要有：用GPS接收器測量水平和垂直位移，及火山地震的位置、類型、地震頻率；用反射激光和紅外線光的激光測距（EDM）測量火山頂峰間的距離，以觀測火山所處的狀態(tài)；另外，還有重力、地應(yīng)變，以及地磁地電等多種測量手段。這些手段從不同角度監(jiān)測巖漿囊的膨脹和收縮，各有優(yōu)缺點。

3）火山氣體

利用SO2，H2O，CO2，H2S，Br，O2，CH4等火山氣體的豐度變化指示火山活動性的大小。用地球化學(xué)方法測量高溫噴氣孔氣體中C、S、H2的含量，分析氣體的擴(kuò)散速率和組分的變化。用分光計或COSPEC測SO2的含量，火山氣體和其他地球物理信號存在明顯的相關(guān)性，SO2觀測與地震及形變數(shù)據(jù)結(jié)合可以正確地評估火山的狀態(tài)，有助于預(yù)報噴發(fā)。

4）其他方法

還有其它的一些方法：利用衛(wèi)星熱紅外遙感技術(shù)（TIRS），合成孔徑雷達(dá)（SAR）和合成孔徑雷達(dá)干涉測量（INSAR）等高新技術(shù)進(jìn)行火山監(jiān)測。另外，實時地震振幅測量（RSAM）和地震譜振幅測量（SSAM）系統(tǒng)用于火山地震的快速分析。

世界范圍內(nèi)的觀測經(jīng)驗表明，只有通過多種方法（地震、應(yīng)變、電磁信號以及地球化學(xué)監(jiān)測）而不是單一方法的綜合監(jiān)測和分析才能取得更好的監(jiān)測結(jié)果。

3.2 火山預(yù)測

火山預(yù)測是在火山監(jiān)測的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。預(yù)測內(nèi)容有噴發(fā)時間、噴發(fā)規(guī)模、熔巖流流動速率等火山信息。火山地區(qū)地理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的獲取、監(jiān)測水平的提高、地質(zhì)工作者素質(zhì)的改進(jìn)等決定未來火山噴發(fā)預(yù)測水平的提高。

3.3 制定可行的應(yīng)急預(yù)案

成立綜合防災(zāi)和應(yīng)急指揮機(jī)構(gòu)，制定切實可行的應(yīng)急預(yù)案，防范于未然。這需要多省多部門間的統(tǒng)籌、協(xié)調(diào)、相互配合，同時制定合理的防災(zāi)措施和救災(zāi)行動。目前，已經(jīng)制定了長白山火山，騰沖火山，五大連池，?？诨鹕降念A(yù)警方案。

3.4 加強(qiáng)對群眾教育與應(yīng)急演練

減輕災(zāi)害的后果需要科學(xué)技術(shù)和人雙方面共同努力，以往人們過多地重視了火山預(yù)警技術(shù)的提高而忽視了對人的教育。因此需要對群眾普及火山知識和應(yīng)急知識，介紹這樣避免災(zāi)害。

應(yīng)急演練是減輕災(zāi)害的重點。組織專業(yè)的火山應(yīng)急救援隊伍，以便火山噴發(fā)時迅速做出反應(yīng)，同時要有計劃的定期組織群眾進(jìn)行疏散演練，以達(dá)到安全迅速的組織群眾立即疏散和撤離的目的。

4 結(jié)論

近年來，我國政府和科學(xué)工作者已經(jīng)比較重視對火山的研究和監(jiān)測，取得了一些有價值的成果，但是與火山研究水平較高的發(fā)達(dá)國家相比還有不少差距。我們完全可以借鑒國際上的經(jīng)驗教訓(xùn)，發(fā)揮后發(fā)優(yōu)勢，使我國的火山災(zāi)害的預(yù)警和減輕研究在不久的將來也能夠處在較高的水平。

[1]IAVCEI Workshop on ULAWUN Decade Volcano，Papua New Guinea.Volcanic Cone Collapses and Tsunamis :Issues for Emergency Management in the Southwest Pacific Region.Geological Survey of Papua New Guinea，Australian Geological Survey Organisation，1998：1-40.

[2]劉嘉麒，郭正府，劉強(qiáng).火山災(zāi)害與監(jiān)測[J].第四紀(jì)研究，1999(5)：414-422.

[3]洪漢凈.“火山災(zāi)害預(yù)警研究”項目成果介紹[J]，2006，(9)：70-72.

[4]張學(xué)霞，薄立群，張樹文.3S技術(shù)在國外減災(zāi)中的應(yīng)用[J].國際地震動態(tài)，2000(11)：1-7.

[5]徐光宇，黃甫崗.國外火山減災(zāi)研究進(jìn)展[J].地震研究，1998，21(4)：397-405.