2022年汤加火山喷发的综合遥感快速解译分析

2022年1月14日―15日南太平洋汤加Hunga Tonga-Hunga Ha’apai(HTHH)海底火山发生剧烈喷发并造成海啸,引起了国际广泛关注。对此次"千年一遇"的汤加HTHH火山喷发事件进行应急响应,首先综合利用国内外多时相卫星光学影像、雷达影像、全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)监测站等数据进行快速解译,分析此次火山喷发过程及影响,评估汤加部分地区的受灾情况;然后提出多源数据获取-地貌演化监测-地表形变监测-环境响应探测-灾害损毁评估-灾后恢复决策一整套综合遥感技术框架。结果显示,汤加HTHH海底火山自2020-06以来在卫星视线方向出现明显的地表形变,累积最大下沉达到6.0 cm,并且该火山在2021-12-22左右已出现喷发迹象;火山喷发过程中当地磁场和电离层出现明显异常变化,汤加地表GNSS监测站发生显著位移,其中地表抬升量达50.2 cm;火山喷发的火山灰覆盖了汤加大部分地区,但汤加首都北部沿海区域无明显海岸线冲断迹象,主要建筑和道路保持完整。研究展示了如何利用综合遥感技术对海底火山喷发进行快速解译分析,实现HTHH火山地形变化跟踪和灾害评估。该综合遥感技术框架将有助于灾后快速恢复和重建,也为后续灾害的防治提供支撑。

基于EMI-Ⅱ的火山区域二氧化硫反演研究

利用差分吸收光谱技术(DOAS)反演了我国第二代星载大气痕量气体差分吸收光谱仪(EMI-Ⅱ)的SO_(2)斜柱浓度(SCD),并通过辐射传输模型SCIATRAN建立了SO_(2)大气质量因子(AMF)的查找表,经去条带处理后获得SO_(2)的垂直柱浓度(VCD)。以2021年10月底拉帕尔马岛火山区域为研究对象,基于EMI-Ⅱ数据反演的SO_(2)VCD与国外同类型载荷TROPOMI的结果一致,相关性系数R分别为0.89、0.90、0.92。此外,还将汤加海底火山的SO_(2)反演结果与TROPOMI的监测数据进行对比,结果表明,EMI-Ⅱ观测结果与TROPOMI一致,都观测到此次SO_(2)羽流的自东向西的传输过程。结合风场数据,计算了2022年1月14—15日汤加海底火山爆发产生的SO_(2)排放通量,结果表明,利用EMI-Ⅱ载荷反演的火山区域SO_(2)VCD可靠性高,可实现全球火山爆发预警。