基于火山密度与Landsat影像的爪哇岛火山特征解析及喷发产物定量研究

为解决爪哇岛火山活动监测与灾害评估需求，研究人员利用Landsat 8/9 OLI数据，结合SRTM DEM，通过FCC（Band 5,6,7）与TCC（Band 4,3,2）影像融合，定量分析了34座火山的喷发产物分布特征。研究首次将火山密度（0.5°×0.5°网格）与喷流方向关联，揭示西部段密度最高（5座/3098.04 km2），中部段喷流以NW为主，东部段Semeru火山喷发物覆盖达18.6 km2，为灾害防控提供了空间决策依据。

　　

爪哇岛作为全球火山活动最频繁的区域之一，拥有34座活火山，其中20座属于历史喷发频繁的A型火山。这片土地因火山喷发形成的肥沃土壤养育了印尼半数以上人口，但频繁的火山活动也持续威胁着周边居民安全。目前针对爪哇岛火山的研究多集中于单一火山，缺乏全岛尺度的系统性分析，尤其对喷发产物的空间分布规律与火山密度关联的认识不足。如何通过遥感技术高效监测火山活动特征，成为灾害防控的关键科学问题。

针对这一需求，印度尼西亚万隆理工学院的研究团队在《Geosystems and Geoenvironment》发表论文，创新性地结合Landsat 8/9 OLI影像与30米分辨率SRTM DEM数据，首次实现了爪哇岛全境火山密度制图与喷发产物的定量化表征。研究将爪哇岛划分为0.5°×0.5°（3098.04 km²）网格单元，通过QGIS空间分析计算火山密度；利用假彩色合成（FCC，Band 5-6-7）与真彩色合成（TCC，Band 4-3-2）影像，人工解译20座A型火山的喷发产物边界，并量化其覆盖面积、主导流向与最大延伸长度。

关键技术包括：1）基于USGS EarthExplorer获取2019-2022年云量<10%的Landsat Level 2数据；2）通过FCC影像的棕-蓝色调差异识别熔岩（蓝色）与火山碎屑（棕色）；3）借助SRTM DEM山体阴影与坡度断裂确定火山机构边界；4）采用TIN插值法生成平滑火山密度栅格图。

研究结果揭示三大发现：

1. 火山密度空间分异：西部段密度峰值达5座/网格，中部段1-3座，东部段稳定2座。密度突变带与巽他弧基底厚度变化区吻合，暗示俯冲角度差异控制岩浆上涌路径。
2. 喷发产物量化特征：爆炸型火山（如Guntur、Merapi、Semeru）产物面积显著大于喷发型，其中Semeru火山碎屑流覆盖达18.6 km²，最大延伸8040米；Bromo火山因多期喷发叠加，产物面积达36.6 km²。
3. 喷流方向规律：北部边缘火山（如Merapi）主导流向NW（241°），而南部边缘火山流向多变（Semeru向SE 139°，Bromo向NE 14°），反映区域应力场对喷发通道的控制。

讨论部分指出，火山密度与喷流方向的耦合分析为理解爪哇岛分段火山动力学提供了新视角：西部高密度区与双火山链构造相关，中部稀疏分布受Pamanukan-Cilacap断裂控制，东部规则间距反映稳定岛弧地壳特性。研究建立的遥感解译流程（FCC+TCC+DEM）突破了热带植被快速覆盖对火山监测的限制，尤其对A型火山的灾害预警具有实践价值。

该研究首次实现了爪哇岛火山系统的全要素空间建模，其创新性体现在：1）将火山密度从统计概念转化为空间决策工具；2）揭示喷流方向与火山弧构造位置的关联规律；3）为印尼火山监测机构（PVMBG）提供了可推广的技术框架。未来可结合多时相影像追踪喷发产物演化过程，进一步提升灾害预测精度。