基于SAR干涉相干性监测的尼亚穆拉吉拉火山2023年活动特征与熔岩凝固过程量化研究

针对刚果民主共和国尼亚穆拉吉拉火山活动监测难题，研究团队创新性利用Sentinel-1 SAR干涉相干性(InSAR coherence)技术，系统追踪2023年火山喷发事件中熔岩流动时空演变特征。通过多时相分析成功识别出3月开始的火山口内熔岩湖活动、5月NW侧翼熔岩溢流事件，并首次量化熔岩凝固周期为45-50天，为高风险火山区的卫星遥感监测提供了重要方法论支撑。

　　

在东非大裂谷西支的刚果民主共和国境内，尼亚穆拉吉拉火山作为非洲最活跃的火山之一，其频繁的喷发活动对周边生态系统和人类聚居区构成持续威胁。2023年该火山进入新的活跃期，但由于武装冲突导致现场监测困难，传统的地面观测手段难以实施。这一困境凸显出发展新型遥感监测技术的紧迫性——如何在缺乏实地数据的情况下，准确掌握火山活动动态并预判灾害风险，成为国际火山学界亟待解决的难题。

在此背景下，来自意大利国家地球物理与火山学研究所(INGV, Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia)的Marco Polcari团队在《Science of Remote Sensing》发表创新性研究。研究人员突破性地将合成孔径雷达干涉测量(SAR Interferometry, InSAR)技术应用于火山活动监测，通过分析Sentinel-1卫星获取的C波段雷达数据，建立了一套基于干涉相干性变化的火山活动量化评估体系。这项研究不仅成功重建了2023年尼亚穆拉吉拉火山完整活动时序，更开创性地提出利用相干性统计特征推算熔岩凝固周期的新方法。

研究主要采用三项核心技术：1）多时相InSAR相干性分析，处理2023年27景升轨和31景降轨Sentinel-1数据；2）低活动期相干基准建立，以2017-2018年数据为背景场；3）概率分布拟合分析，通过Lognormal、Normal和Left-Skewed Gumbel三种分布模型解析熔岩流相干特征演变。

【Caldera monitoring】部分揭示：3月初NE坑口熔岩湖活动导致平均相干值从基准0.64降至0.45-0.58；5月强烈喷发使相干值骤降至0.28，对应火山口完全被熔岩填充状态。通过时序分析发现，这种"低相干信号"与MIROVA系统热异常数据高度吻合。

【Lava Flows detection】通过5月15-29日数据成功识别NW侧翼1.8 km²的熔岩流，Cosmo-SkyMed第二代卫星的X波段变化检测验证了该结果。特别值得注意的是，研究提出的"相干参考扣除法"有效消除了植被干扰，使熔岩流边界识别精度提升显著。

【Lava solidification time】创新点在于通过概率分布演变追踪凝固过程：5月熔岩流呈现模式值0.22的Lognormal分布；6月转为Normal分布（模式值0.57）；7月中旬后稳定为Left-Skewed Gumbel分布（模式值>0.78），据此推算45-50天的完整凝固周期。

这项研究的突破性价值体现在三个方面：首先，建立了InSAR相干性与火山活动强度的量化关系，将平均相干值0.28确立为熔岩外溢预警阈值；其次，开发的"多轨道相干融合"技术克服了单一视角监测盲区；最重要的是，首次证实SAR相干性统计特征可用于熔岩相变过程追踪。这些成果为高风险火山区的卫星遥感监测提供了新范式，特别是在战乱地区等无法开展地面监测的特殊场景下，该技术方案展现出独特的应用优势。正如作者指出，未来可将该方法与热红外、气体排放等多元数据融合，进一步优化火山喷发预警系统。