仅在2026年,美国地质调查局(USGS)就在熔岩喷泉事件发生前将基拉韦厄火山的警报级别从警告升级到观察,日本气象厅(JMA)在火山地震数量激增后将位于北海道的十胜岳火山升级到3级。这两个案例都依赖于同一个基本理念:连续的仪器数据馈入到分级警报系统中,告诉官员和居民火山目前正在做什么,以及应该如何应对。
数据背后的仪器
据美国地质调查局(USGS)称,计划中的国家火山预警系统(NVEWS)依靠多种仪器的组合,包括宽频带地震仪追踪地震、连续GPS接收器检测岩浆移动时的地面形变、实时气体传感器测量排放、用于火山活动低频声音的次声阵列、流媒体网络摄像头和卫星遥感。监测网络将传入的数据与火山已知的背景行为进行比较,以发现偏离正常的变化。
将读数转化为警报级别
美国地质调查局(USGS)使用双重等级制度。对于地面上的民众,四个等级术语——正常、警告、观察和警戒——描述了不断升级的不稳定性或喷发危险,其中警戒表示危险喷发迫在眉睫、正在进行或有怀疑。平行的航空颜色代码(绿、黄、橙、红)告知飞行员和航空公司火山构成的灰烬风险程度,因为灰烬可能会使喷气发动机失效。五个地区性的美国火山观测站发布这些级别,在地面危害时发布火山活动通知,在航空颜色变化时发布火山观测站航空通知。
根据维基百科关于美国火山预警系统的条目,这个统一的四级系统自2006年10月以来一直被使用,取代了之前在阿拉斯加州、卡斯卡德山脉和加州长谷地区使用的三个独立地区方案,这些方案使用了不同的术语和编号。这种不一致性之前曾对在跨区域工作的应急响应人员造成了混淆。
基拉韦厄火山警报级别的升级说明了这一过程:夏威夷火山观测站在地球物理数据和网络摄像头画面显示小型溅射喷发后,将该火山从警告升级到观察,其航空代码从黄色升级到橙色,这表明在预期喷发事件发生前,熔岩已接近地表。
日本的五级等级制度
并非每个国家都采用美国模式。日本气象厅(JMA)采用与特定目标区域和建议行动相关联的五级火山警报级别(VAL)系统。根据日本气象厅的说法,2级触发对火山口周围地区的警告,3级将警告范围扩展到火山口附近的非居住区,4级和5级对居住区发出警告,分别意味着撤离易受影响的人员或全面撤离。
2026年9月12日,在一份报告所述的自8月17日以来火山地震幅度上升、最强地震在同一天早上记录的情况下,日本气象厅在当地时间上午9:30将位于北海道的十胜岳火山从2级升级到3级。这一变化关闭了登山步道和十胜岳Skyline道路,关闭了附近的温泉设施(包括Fukiage Onsen),并在火山口周围建立了大约3公里的危险区域;当地当局强调,该警报并不构成对附近富良野或美瑛市中心的全般撤离令。
两个国家火山警报等级制度的比较| 系统 | 级别数 | 最低级别 | 最高级别 | 发布机构 |
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| 美国地质调查局(USGS)(地面危害) | 4 | 正常 | 警戒 | 美国火山观测站(USGS) |
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| 美国地质调查局(USGS)(航空) | 4 | 绿色 | 红色 | 美国火山观测站(USGS) |
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| 日本气象厅(VAL) | 5 | 1级 | 5级 | 日本气象厅 |
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填补监测空白
即使在资源充足的国家内,监测覆盖也不均匀。美国地质调查局表示,其2018年国家火山威胁评估将18座美国火山列为极高危害,39座列为高危害,但却发现该国大约三分之二的活火山,包括大多数中等至极高类别的火山,监测不足。由国会在2019年授权的国家火山预警系统(NVEWS)旨在将仪器配备提升到与每座火山的威胁等级相匹配的水平,并通过共享数据中心和24/7值班办公室连接五个美国观测站。
一种较新的检测方法可能会帮助缺乏密集仪器网络的火山。来自巴黎全球物理研究所和GFZ亥姆霍兹地球科学中心的研究人员,由François Beauducel和Philippe Jousset领导,开发了一种名为'Jerk'的技术,使用单个宽频带地震仪来检测与喷发前岩浆驱动岩石断裂相关的纳米级地面运动瞬变。自2014年4月以来,在留尼汪岛上的Piton de la Fournaise火山进行了测试,该方法正确地标记了2014年至2023年间24次喷发中的92%,警报时间范围从几分钟到8.5小时不等,尽管大约14%的警报是误报,即所检测到的岩浆侵入从未到达地表。
根据开发者的说法,由于Jerk方法只需要一台仪器,而不是完整的地震仪、GPS站和气体传感器网络,它被提议作为目前监测计划尚未涵盖的其他地方火山的低成本预警选项。
这些级别对居民意味着什么
在基拉韦厄火山和十胜岳火山的两个案例中,警报级别的变化本身就触发了具体、预先定义的行动,而不是对喷发何时发生的一般预测:夏威夷的航空改线指导,以及北海道的步道关闭、道路大门关闭和设施关闭。这种特定警报级别与特定、经过演练的应对措施之间的联系是这些系统被设计来服务的核心功能。
