装载喷发仪

黄石公园蒸汽船间歇泉喷发前、中、后期CH4和CO2扩散气体排放背景图片背景介绍：几十年来，像黄石国家公园这样的热液环境中气体的释放一直是热门研究方向。先前在黄石公园进行的研究量化了火山口和大气之间交换的二氧化碳量，强调了黄石公园如何通过火山口每年排放约4.4×107公斤的二氧化碳。诺里斯间歇泉盆地(Norris Geyser Basin, NGB)位于黄石公园的西北部，是蒸汽船间歇泉的所在地。蒸汽船间歇泉在公园的数百个间歇泉中脱颖而出，是因为它向空气中喷射的流体-气体混合物可以超过115米的高度，使其成为世界上最高的喷发活跃间歇泉。气体主要由可冷凝蒸汽和不可冷凝CO2组成，还有少量其它不可冷凝气体，如CH4。虽然蒸汽船并不定期喷发，但间歇泉最近变得非常活跃。2000年至2017年期间，发生了11次火山喷发；然而，在2018年3月至2021年2月24日期间，蒸汽船喷发了129次。为了研究气体排放的变化是否可以作为间歇泉喷发的前兆，2019年6月12日，我们连续测量了间歇泉在一次喷发事件前后30米处甲烷和二氧化碳的扩散排放。实验方法：本研究使用了两台仪器来测量地表通量。Eosense自动呼吸室(AC)被安装在距离间歇泉约30米的地面上，在间歇泉和蓄水池泉之间。AC被编程为关闭15分钟，允许气体从地下逸出积聚，打开5分钟冲洗一次，完成一个周期，期间共进行17次测试，其中喷发前完成了7次测量(包括前兆测量)，喷发后进行了10次测量。自动呼吸室(AC)通过管路连接到Picarro G2201-i CO2、CH4浓度及同位素分析仪，组成CRDS-AC通量及同位素观测系统，该系统可以测量CH4和CO2的浓度及其碳同位素组成，δ13C-CH4和δ13C-CO2大约每4s测量一次。在浓度-时间曲线稳定1 - 2分钟后的前3 - 4分钟，用斜率乘以自动呼吸室(AC)内部体积和底座横截面积的商来估算通量。CRDS仪器放置在多功能车(GorrillaCarts® GORMP-12)上。在车上，由两节12V直流深循环船用电池并联连接，通过直流-交流电源逆变器为分析仪供电。期间还使用了仅测量CO2通量的单个便携式呼吸室(PAC)。该PAC是一个闭路EGM-5便携式CO2气体分析仪(PP Systems, Amesbury, MA)，腔室直接连接到分析仪，提供二氧化碳浓度的高频繁测量(10赫兹)。使用线性模型计算CO2通量。PAC系统在另外三个标有标记的位置进行移动测量，这增加了本研究期间测量的空间足迹。图1所示：诺里斯间歇泉盆地东南部的地图。蒸汽船间歇泉(六边形)位于酸性到中性的地热区域。地图上还标注了20世纪初钻探的三口井。气体通量测量结果：在单次蒸汽船间歇泉喷发前~3 h、喷发中和喷发后~ 2 h测量了地表CO2和CH4通量以及其碳同位素组成。以观察扩散排放活动的变化是否与喷发的特定阶段有关，从而揭示诺里斯间歇泉盆地中地下气体的运移机制。在喷发之前和整个喷发过程中，我们使用Picarro CRDS分析仪测量弥漫性气体排放，我们将其报告为地表通量。对于CH4，喷发前后的通量在误差范围内相同，平均值分别为42.3±1.3和42.3±1.6 mg m&minus 2 day&minus 1。同样，CO2在喷发前(50.3±1.8 g m&minus 2 day&minus 1)和喷发后(52.3±2.2 g m&minus 2 day&minus 1)表现出相似的通量。然而，在喷发之前(不到25分钟)，与之前6次Picarro CRDS分析仪测量的平均值有偏差。这第七组测量发生在从静息期阶段到预演期阶段的过渡期间，显示CH4和CO2的通量分别下降了58%和50%。这种偏离发生在静息期(a)的结束和预演期(b)的开始，在绘制的时间序列中清晰地说明了这一点，该阶段称为前体测量(图2)。图2所示：测量期间CH4和CO2通量的时间序列(左y轴)和平滑的1分钟平均连续浓度测量值(右y轴)。当气体室关闭时，气体浓度开始增加，然后在通量测量结束时打开，气体浓度恢复到环境浓度，形成锯齿状图案。浅阴影区域表示喷发前(b)和小喷发(c)阶段。较暗的阴影区域描绘了主要的喷发，倒数第二个区域突出了液体主导阶段(d)，最暗的阴影区域显示了主要喷发的蒸汽主导阶段(e)。稳定碳同位素测量结果连续的CRDS-AC δ13C测量表明，重同位素在每个腔体中都有富集。在每个气室围封期间最后10次δ13C测量值的平均值作为δ13C源值。结果得出δ13C-CH4 = - 27.5±0.3‰，δ13C-CO2 = - 3.9±0.1‰(图4a)。这些源组成比各自的大气端元(CH4≈&minus 47‰和CO2≈&minus 8‰)的同位素重。唯一的例外是一组前体测量，其中δ13C-CH4为&minus 35.7±2.1‰，δ13C-CO2为&minus 6.2±0.4‰(图4b)。前驱体测量值明显比非前驱体测量值轻，并且更接近大气成分。将测量到的通量和气源同位素组成结合在一个图中(图3b)，突出了前驱体测量的异常性质。图左下角的基准面表示在图2所示的时间序列中也可以观察到的前兆信号。图3所示：(a)测量期间的碳同位素值。阴影区域表示喷发开始后的时期。两幅图中黑色的水平虚线表示大气的碳同位素组成，而浅灰色的虚线表示地幔源。(b)配对δ13C和通量测量。δ13C数据(左图为δ13C- CH4，右图为δ13C- CO2)利用近10次测量的平均值估算了气源气体的稳定碳同位素组成。图4所示：二氧化碳(δ13C-CO2)和甲烷(δ13C-CH4)的碳同位素比较。每个圈地都用观测到的喷发时间序列的阶段(a-e)来标记，在同一阶段出现的测量顺序是连续的数字(参见图2，以获得阶段名称的完整解释)。“前兆”测量被清楚地指出。颜色方案表示在15分钟的腔室封闭期间记录基准的相对时间，其中深色出现在开始，浅色出现在结束。每个图中的黑色菱形代表大气同位素组成的近似端元。气体扩散途径模型：虽然蒸汽船喷发的具体机制不能仅由气体测量来支持，但通过整合收集的数据和先前发布的信息，这里共享了该系统的概念模型(图5)。大量证据表明，温泉水起源于渗入并流经流纹岩的大气水，以补给NGB和公园其他地方的间歇泉。从热成因δ13C-CH4特征和地幔样δ13C-CO2组成来看，系统中大部分气体来源于深部。在两次喷发之间，我们认为存在地幔气体从深层源向上的稳态输送(图5a)。这些气体溶解在水中，在含水层顶部溶解，向地表迁移，与浅层气体混合，然后以恒定的速率从地表排出。图5所示：说明地下管道和扩散气体到地面的途径的概念模型。注意深层烃源岩和补给储层之间的区别。(A)突出显示间歇泉在喷发之间的状态，(B)展示了前兆窗口(喷发的~ 10-25分钟)。结论：在距离蒸汽船间歇泉开口30 m处进行的光腔摔荡光谱测量显示，在2020年6月12日观测到的一次喷发开始前约10-25分钟，CH4和CO2的通量分别急剧下降58%和50%。这一证据表明，就在这次喷发之前，充满气体的水向间歇泉管道流动。同样，CH4 (δ13C-CH4)和CO2 (δ13C-CO2)的前体碳同位素测量值(分别为- 35.7±2.1‰和- 6.2±0.4‰)明显轻于非前体碳同位素测量值(- 27.5±0.3‰ &minus 3.9±0.1‰)，δ13C在喷发开始后立即恢复到稳态值。热水和天然气的高估计平衡温度表明，至少在470米深处有一个深源。之前的研究呼吁监测黄石间歇泉的气体排放率，而这项研究为如何有效地进行弥漫气体测量和研究提供了一个模型。原文链接：https://doi.org/10.1016/j.jvolgeores.2021.107233研究应用相关仪器：

据日本TBS电视台报道，2012年10月20日上午，位于日本熊本县的阿苏火山发生喷发，烟柱高达3500米，附近村庄降下火山灰。据统计，阿苏山在1953、58、79年有过三次喷发，特别是进入2000年以后，阿苏火山突然就更活跃了。2011年、13年、15年、19年、2020年都发生过喷发，但是规模都不大，今年的喷发已经是十一年内第6次喷发了。此处岩浆越来越活跃，是预示着什么吗？为了更好地预测火山喷发的时间许多天文台都会对其进行实时监测但用常见摄像机监测火山活动会有局限：比如烟雾弥漫遮挡视线、火山物质不够亮导致白天无法观察等因此，现代天文台的解决方案是安装固定的红外热像仪对可疑火山进行7*24小时连续监控在Kīlauea顶峰，从西缘看Halemaʻumaʻu火山口和熔岩湖红外热像仪检测到的是“热能”即使在无光的条件下也能实时监控不仅如此，热像仪还能提供火山热、暖和冷表面的清晰视图在某些情况下，甚至可以通过烟雾安装固定式热像仪不仅能够提供研究数据，还可以提供有关火山活动的重要信息，使研究人员可以轻松辨别哪些地区表面是活跃的、最近活跃的或非活跃的。例如，研究人员使用热像仪监测2007年 Stromboli 火山爆发，该火山爆发始于3月15日的爆炸和火山灰坠落。他们能够监测延伸到Sciara delFuoco的熔岩流分支，记录其进展并确定分支何时开始冷却。通过记录火山岩浆温度变化或探测表面裂缝释放的异常蒸汽产生的热量，用于连续监测的红外热像仪还可以提供预测火山活动所需的数据。具有宽视场角的热像仪可以提供监控大型室外区域所需的广角，例如配备95°镜头的FLIR A70，该热像仪可以测量1000°C (1832°F) 的温度，精度为±2%；即使距离潜在目标很远，该热像仪也可以为研究观察者提供“大致”范围的有用信息。灵活的场景增强 (FSX® )功能可增强图像对比度，提高在烟雾中的能见度。当FLIR红外监控解决方案配置为图像流时，FLIR A70可以通过Wi-Fi将压缩的辐射图像和视觉图像一起流式传输，并可通过标准Web浏览器访问。FLIR A50/70图像流热像仪FLIR A50/70图像流热像仪拥有强大的热像仪控制功能，支持通过以太网图像流图像，还能灵活地使用软件应用开展分析、采集原始数据。借助GigE Vision和GenICam，可以将热图像和数据输出轻松集成到定制解决方案中。虽然不用监控火山的研发轨迹但是我们可以将FLIR A50/70用到工作中利用它集成工厂生产监控系统可以优化生产过程控制和质量保证工作还能提高良品率、产品质量缩短生产时间，降低成本哦~各位菲粉们，对它是不是很心动呢？现在有一个不花钱就能用它的机会新品免！费！试！用！活动火热进行中如果你对FLIR A50/70很感兴趣联系我们我们都将安排专人上门为您演示全方位详细的解说与试用哦~

黄石国家公园有着相当壮美的景色，但在陶醉之余，你肯定也被告知它其实正处于一座超级火山的头上。如果它再次爆发，显然会对当地甚至全球造成深远的影响。 　　好消息是，瑞士苏黎世大学的一支研究团队，似乎找到了可用原子钟来检测火山活动的方法。 　　作为人类有史以来制作的精度最高的钟表，其原子钟通过铯原子的震动(而不是钟摆)来作为基准，就算连续运行数十上百亿年的时间，其误差也不会超过1秒钟。 　　原子钟在天文、物理、计算机、导航等领域均派上了大用场，但在此之前，大家却没有考虑过它在地质领域也能发挥作用&mdash 直到由苏黎世大学物理研究所率领的一支团队提出了用它来监测火山活动。 　　该技术依赖于爱因斯坦的广义相对论，简单说就是&mdash 时间会在不同的情况下，以不同的速度流动。 　　这方面最有名的例子就是 　　以光速旅行的飞船上的人，会比其在地球上的双胞胎所经历的时间要短。 　　因此当前者搭乘飞船回来的时候，地球上的同胞已经年长他20岁了(即&ldquo 巨大的速度会放缓时间&rdquo )。 　　重力也可以制造出同样的效果：即&ldquo 站在地表上的人们，其距离地球重心的位置会比国际空间站(ISS)上的人们更近&rdquo ，所以前者的时间流逝就会更慢一些。 　　由此可知，当火山临近喷发时，其下腔填充的熔融岩浆会导致局部重力的增加。 　　如果位于火山附近的原子钟检测到了这种变化，就会发现此时此地的时间&ldquo 变慢了&rdquo 。 　　通过与一段距离之外的参考时钟进行对比，就可以得知时间减慢的速率、以及增加了多少的质量。 　　该团队表示，这项技术早已投入使用，但它取决于GPS卫星的信号。不过为了测得更加精确的结果，这一过程可能需要耗时数月。 　　相比之下，原子钟可以在几个小时内完成同样的工作。 　　该团队希望这项技术能够于数年后运行在基于光纤互联网的新型火山爆发早期预警系统上。此外，这样的网络也可用于研究潮汐运动对于地球质量转移的影响(每天两次、质量转移可达50cm)。 　　领队Ruxandra Bondarescu表示：&ldquo 我们需要这款额外的工具来监测诸如黄石这样的超级火山，因为它的爆发将改变地球生命的轨迹&rdquo 。 　　这项研究的论文以发表在近期的《国际地球物理学》(Geophysical Journal International)杂志上。