5月的中国大地,绿意盎然。但在东北之巅长白山,寒风依旧裹挟着白雪。游客们裹紧羽绒服争睹天池奇观,但鲜为人知的是,脚下的这座山,是世界地质史上喷发规模最大、灾害程度最高的火山之一。如今,它依然在“呼吸”。
就在这冰山与地火之间,坐落着中国规模最大、监测手段最为齐全的火山监测站——吉林省长白山天池火山监测站。它的观测数据不仅为中国火山地震预警和防灾决策提供关键支撑,更成为全球火山研究的重要样本。
冰山之上守“地火”
从长白山脚下的二道白河小镇出发,绿意逐渐被积雪覆盖。进至半山腰,山坡上一栋三层小楼映入眼帘。楼内,工程师宫振盯着屏幕上不断跳动的波形,仔细地寻找着来自地下深处的信号。
这信号,展示着长白山的“另一面”——具有潜在灾害喷发危险性的多成因复合火山。它的美丽得益于此,危险也蕴藏其中。发生在公元946年的长白山“千年大喷发”,火山灰甚至飘到了格陵兰岛,是全球有记录以来规模最大的火山喷发事件之一。
20世纪90年代中期,中国火山学家建议,为及时掌握长白山地下的地质活动,提升中国对火山活动的预警、科研能力,应在长白山开展常态化的火山监测工作。1999年中国地震局与吉林省政府共同设立吉林省长白山天池火山监测站。
最初的监测站,位置选在距离天池仅3.5公里的半山腰上,由一栋三层小楼、观测山洞组成,被大家称为“山上站”。二十多年间,随着监测范围的不断扩大,长白山天池火山监测站陆续建设了山下的“中心站”与若干监测子台,覆盖了长白山北、西、南的三个坡面。站内的工作人员,也从最初的寥寥数人增加到了现在的10人。
长白山地处东北边陲,站里大多数工作人员家都在外地。监测站总工程师刘国明说:“雪季漫长,不少同事都连续十几天坚守在山上,大家像习惯下雪一样,习惯孤独。”
长白山会喷发吗?
“长白山会喷发吗?”刚有孩子的那一年,年轻的工程师仲广培时常会在值班的时候思考这个问题。其中既有着一名科研人员对火山研究的好奇,也饱含着一位父亲对孩子未来的担忧。
长期的观测,让监测站的研究人员对这个问题,已有了十分严谨的判断。“长白山的确在2002年至2005年发生过一次岩浆扰动现象,但目前仍处于平静状态。”
监测站站长孔庆军介绍,针对长白山地区的火山活动情况,目前站点已积累了连续二十多年的测震、流体、形变数据。监测站还与中国地震局地质研究所、中国科学院地质与地球物理研究所等众多科研机构达成合作。“长白山火山背后的秘密正一点一点被揭开。”孔庆军说。
实际上,获得这些数据并不容易。孔庆军说:“过去没有光纤传输,地震事件的监测数据大多被记录在野外站点的本地硬盘上。每隔十几天就需要去人工取数。”
近年来,随着长白山地区基础设施的完善,多数野外站点都用上了光纤或无线网卡,数据传输不再像当初那么困难。但由于长白山的气候条件十分恶劣,野外监测设备仍饱受狂风、暴雪、雷电的威胁。
负责野外设备维护工作的仲广培,最长曾连续去野外工作了一周时间。从小就在长白山余脉长大的他,虽然嘴上说着“看厌了”山里的风景,但每当有子台出现数据中断,他总会立刻动身出发。他说:“数据连续对火山监测来说很重要。”
“天、空、地、泉”监测格局初步形成
长白山下的“中心站”内,刘国明正对着新建的数据大屏皱眉思索。屏幕上,监测设备感知的振幅如心电图般起伏,自动拟合的数据模型精准辨识着每一次异常变化,提供着潜在的地震事件信息。
时针回拨到1841年,科研人员在意大利的维苏威火山建设了全球首个火山监测站,开启了人类系统监测火山活动的先河。70多年后,美国在夏威夷基拉韦厄建成全球首座现代化火山监测站,推动火山监测迈向科学化、技术化新阶段。
相比之下,中国直至20世纪90年代才开始开展火山监测工作,很长一段时间内,都面临着数据匮乏、设备短缺、技术落后等问题。
“火山喷发周期较长、喷发事件几率又小……我们必须同国内外科研机构广泛合作与交流。”刘国明说,依托申请的科研项目,站内科研人员曾赴意大利、美国等多国火山监测站交流学习,甚至有机会目睹火山喷发的过程。
随着学术知名度的提升,监测站还与美国、日本、意大利、俄罗斯等国的知名专家和火山监测机构建立了常年合作关系。长白山也成为了这些专家到访中国的必经一站。
如今,在国家对长白山火山监测项目的持续投入下,长白山火山监测站的技术手段不断丰富,基于卫星遥感、无人机航空仪器、地面监测等多种手段“天、空、地、泉”四位一体的监测格局初步形成。同时,作为科技部国家重点野外科学观测研究站,长白山站已经成为监测、研究、科普、宣教和对外交流与合作的重要平台。
孔庆军还介绍,在吉林省地震局支持下,目前监测站正开展长白山天池火山预警系统建设升级工作。升级后,长白山地区的监测子台数量将增加至18个;基于人工智能的火山监测预警平台,也将帮助研究人员进一步识别、预警潜在的火山活动。
午后,风雪渐歇,阳光力透云层。望着远处若隐若现的长白山主峰,孔庆军说:“未来这里会成为世界一流的火山监测站。”
策划:卫铁民、刘畅
记者:王帆、孙逸轩、张文嵘
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