基于零星有限信息的单成火山场火山灾害评估：以沙特阿拉伯Harrat Lunayyir地区为例的确定性分析方法 Károly Németh, Abdulrahman Sowaigh, Mahmoud Ashor, Mostafa Toni, Vladimir Sokolov

《GeoHazards》：Volcanic Hazard Assessment of a Monogenetic Volcanic Field with Sporadic and Limited Information: Deterministic Approach for Harrat Lunayyir, Saudi Arabia Károly Németh, Abdulrahman Sowaigh, Mahmoud Ashor, Mostafa Toni and Vladimir Sokolov

　　**摘要**
沙特阿拉伯正在经历城市化进程、旅游业增长、红海沿岸西部地区的基础设施项目以及火山灾害之间的相互作用。该地区包含广阔的单基因火山场，其中数百座火山形成于第四纪时期。该区域的大规模特性往往限制并分割了火山学研究，导致缺乏足够的年龄和化学数据来理解许多火山场在空间和时间上的发展情况。随着旅游业的增加，对火山灾害评估的需求也随之增加，特别是因为一些火山场被视为潜在的旅游目的地。位于沙特阿拉伯西北部的Harrat Lunayyir就是一个进行了此类评估的例子。灾害评估旨在提供关于未来潜在喷发类型、位置及其影响的信息，这些信息对于城市规划和风险管理至关重要。由于当地发展的迅速，即使在地质数据有限的情况下，也可能需要针对较大火山场内的特定小区域进行短期灾害评估。本报告提出了一种基于确定性的方法来应对Lunayyir火山场的此类需求。研究结果表明，该地区的最新喷发地点特征是一个复杂的火山渣锥，伴有熔岩喷射、强烈的斯特龙博利式火山活动以及广泛的过渡型熔岩流出。

1. **引言**
单基因火山场是地球上常见的火山作用形式，特别是在大陆内部地区[1,2,3]。它们产生许多小型火山，这些火山通常在短时间内喷发，其一生中产生的致密岩石当量（DRE）少于1立方公里[2]。未来的喷发通常发生在距以往喷口位置较远的地点。然而，在持续熔融异常的区域，可能会在较老的火山结构上发生后续喷发[4,5]。当喷发复发间隔时间较短时，由于缺乏侵蚀或沉积学标志，区分这些复杂火山群中的各个喷发单元变得困难。如果每个火山都有独立的岩浆通道，并且通道中的残余岩浆在后续喷发前结晶，那么这些重叠的火山仍可被视为单基因火山。单基因火山口的空间分布范围广泛，从随机分布到聚集或结构对齐的模式都有可能，这通常被认为是地下熔融异常和地壳结构的反映[6,7]。单基因火山场的火山灾害——以小体积、主要玄武岩成分、缺乏中央岩浆室、分散在广阔区域内的火山口以及短暂的喷发时间为特点，尽管总体活动可以持续数十万年——从概率论的角度来看具有重大挑战。通常，关于火山形成和喷发的年龄数据有限或存在较大的误差范围，这使得准确预测这些事件的位置和时间变得困难；Harrat Lunayyir（图1）就是一个例子，它是距离麦地那市西北方向约300公里处最小的新近纪-第四纪单基因火山场之一，那里的许多火山是复杂的喷口结构，可以迅速活跃，并由不同的熔融事件提供岩浆。总的来说，单基因火山的复杂性超出了其体积小和喷发时间短的特点，反映了它们与不同空间和时间尺度上发生的各种岩石圈过程的联系。这种复杂性使得这些地区的火山灾害评估变得复杂。主要的灾害考虑因素包括未来潜在喷发的位置和时间，以及可能发生的火山事件的性质。有效的灾害管理需要基于对火山作用时间和空间模式的概率评估，并结合能够整合到时空预测框架中的综合性火山模型。为了构建这样的模型，需要三个关键组成部分：（1）一个包含准确地质年代的全面事件库，均匀分布在整个火山场中；（2）一个详细的火山口目录，理想情况下应将火山口分布与事件年代相对应；（3）一个能够捕捉和综合单个火山观察到的火山活动序列的简化火山模型。因此，灾害估计的准确性直接受到这些参数的质量和完整性的影响，这为实际的概率方法设定了最低阈值。例如，如果事件年龄数据库不完整、分布不均或存在方法错误或建立基于现场的层序学方面的挑战，概率模型的可靠性将大大降低。同样，对火山口分布理解有限或缺乏全面的火山口目录也会对模型开发造成重大障碍。另一个复杂因素是多事件或嵌套火山（[8,9]）的频繁发生，在这种情况下，多次喷发在相对较短的时间内形成新的火山构造，进一步增加了这些系统中概率建模的准确性难度。

2. **研究区域**
本研究区域被称为Option 4区域（图2），位于Harrat Lunayyir的中心。该地区被划分为地震和火山灾害的高风险区域，同时也存在潜在的级联事件（如大规模运动）。基于对Option 4地区旅游开发提案中的灾害特征的这种认识，进行了针对该地区火山风险的评估。评估工作在两个主要约束条件下进行：（1）在大约六个月内完成报告；（2）提供关于50至200年时间内火山喷发可能性及其影响的建议。红海沿岸的重要开发计划主要集中在Adventure旅游上[23,24,25,26]，这些计划位于阿拉伯盾状地的壮观景观中，该地区的特点是深色玄武岩熔岩流和相对较年轻的火山构造，覆盖在浅色的前寒武纪结晶基底岩石之上。尽管第四纪火山场在阿拉伯西部广泛分布（图1），但当前的基础设施限制了该地区小众旅游的发展。Harrat Lunayyir位于麦地那西北方向约300公里处，靠近Um Lujj，是专业旅游活动的关键目的地（图1）。在规划阶段，旅游开发主要集中在所谓的Option 4区域（图2），包括一个年轻的火山渣锥（目标火山）、其周围的平原以及从火山渣锥延伸出10公里的复杂熔岩流。前寒武纪基底岩石暴露出来，形成了陡峭的基底丘陵和平底的第四纪山谷网络，这些山谷主要受地质构造控制[27]。地质信息来源于该地区现有的1:250,000比例尺地质图（GM-053—Wadi al’Ays图幅）以及更新的1:100,000比例尺地质测绘数据集（图2）。我们通过识别该区域的较老部分（标记为Qj岩层单元）来区分不同的熔岩流层位（及其相关的爆炸性火山灰喷发），该单元形成于晚更新世至更新世期间，主要出露在火山场的南部。更新世至全新世的年轻火山活动通过零星的放射性年龄测定（包括不可靠的K-Ar和Ar-Ar数据）[27,28,29,30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40]、形态特征[41]以及基于相对层序的地质测绘进行区分，这些岩层单元从Qm1到Qm6依次代表较老到较年轻的时期。研究区域主要由最年轻的Qm6熔岩流组成，附近有少量的Qm5熔岩流残留物以及一些被侵蚀改造的较老喷发产物（图2）。图2还显示了26个重要的地质遗址（[28]）。蓝色轮廓标记了Option 4研究区域，而更广泛的红海全球旅游开发兴趣区域边界则用粗红线（WAI RSG）表示（图2）。初步研究表明，Option 4区域面临显著的自然灾害，主要是地震和火山风险[28]。自2007年以来的地震数据（图3），包括2009年的显著地震活动[29,30,31,32,33,34]，显示沿西北-东南方向有一条低强度地震群伴有浅层地壳结构和可能的断层。2009年的事件（可能是一次未成功的喷发）对于预测未来的火山-地震活动和理解喷发预警信号非常有价值。概率和确定性评估表明该地区的地震强度总体较低，但类似事件仍有可能发生。该地区还面临不规则的灾害，如落石和山洪暴发。Option 4位于火山口密度高的区域，包括最年轻的火山，这些火山从形态上看非常年轻，表明即使在百年时间尺度上也可能发生喷发。图3显示了自2007年以来沙特地质调查局地震网络记录的总地震活动，以及该事件期间在Option 4区域南部打开的地裂。火山口分布通过热图显示，表明地震活动与火山口位置之间存在强烈相关性。WAI RSG—更广泛的红海全球旅游开发兴趣区域—Option 4—主要开发区域。在Harrat Lunayyir，关键的地质数据仍然不可用；关于火山的年龄、成分和喷发方式的资料有限且分布不均。尽管在2009年的火山-地震事件后对开发喷发史数据库的兴趣增加了，但目前的数据仍然稀少且不一致，这使得所需时间范围内的概率灾害估计更加复杂。为了解决这些问题，采用了系统的方法来识别需要进一步关注的关键火山灾害。本报告概述了该地区的初步概念框架，并在此基础上发展出了详细的地质模型。此外，还提出了风险缓解措施和必要的监测策略建议。

3. **材料与方法**
研究方法分为两种主要方法。第一步概述了与Harrat Lunayir北部火山历史相关的主要火山灾害类型。这些灾害与特定的喷发方式有关，通过实地可绘制的火山沉积物得以体现。这部分文字总结了已识别的火山地质特征及其对火山灾害描述的影响。这部分内容按与观察到的地质特征相关的主要火山灾害类型进行组织。第二种方法采用了确定性的火山灾害概述，包括数字高程模型的地形分析、熔岩流淹没模拟以及基于纹理、地图和分布信息的熔岩流体积估算。最后，在灾害矩阵中概述了喷发情景，总结了识别出的灾害最可能的影响、缓解策略以及从发作开始到活动持续期结束后的各个阶段。数字高程模型用于计算喷发体积、识别单元并描述地貌特征。整体地貌评估使用了分辨率为12.5米的ALOS-PALSAR数字高程模型（DEM），该模型适用于捕捉一般的火山地质细节，并适用于QGIS环境中的Q-LavHA 3.0软件进行的熔岩流淹没模拟[11,35,36,37]。Q-LavHA是一个免费插件，可以模拟数字高程模型（DEM）上一个或多个规则分布的喷口产生的熔岩流淹没概率[35]。概率性的最陡坡约束限制了空间的传播范围。为了使流动模拟能够克服微小的地形障碍并填充凹陷，引入了修正因素。这包括一个基于直接现场观测确定的流动平均厚度的输入参数（Hc），以及一个用于填充数字高程模型（DEM）中凹陷的估计值（Hp），后者可能是由于生成DEM时出现的错误造成的[35]。流动模拟的终止长度可以使用固定长度值、统计长度概率函数，或者开放通道熔岩流的热流变特性来确定，例如FLOWGO算法[35]。由于大多数野外观察到的熔岩流明显遵循平坦的山谷网络，因此它们的长度看起来是固定的；因此，在模拟中选择了固定长度方法，正如在其他熔岩场案例中所做的那样[38,39,40,41]。熔岩流模拟的输入参数包括保守的15米熔岩厚度（在大多数区域观察到）和25米的缓冲区（这允许模拟克服高达25米的障碍物），从而提供了受影响区域的最小估计。模拟中任何具有非零概率的位置都被视为危险区域。由于地形平坦，根据Q-LavHA对平坦表面的建议[35,36]，设置了50公里的流动长度，这与Harrat Lunayyir地区已知的熔岩流一致。最长观察到的熔岩流距离其源头约为30公里，这一点通过测绘得到了确认。这些熔岩流显然暴露了复杂的流动结构和表面纹理，通常会将一些锥体完全吞没，表明它们可能是复合系统而不是单一的流动。虽然区分这些特征不是本研究的主题，但我们在这里将这些值视为可能的最大流动长度，因此也将建模结果视为最大熔岩淹没输入参数。正如Q-LavHA熔岩流淹没模拟所推荐的那样，观察到的流动距离至少乘以1.5以获得更现实的模拟结果，例如在墨西哥Parícutin熔岩场演化模拟中的建议[36]。在模拟中，我们将这些值固定为50公里。这个数值是根据野外观察到的最长熔岩流规模调整的。曼哈顿技术通过优先考虑沿局部地形及其通道网络的流动传播来识别该地区的典型定向山谷。

红色地形表面图（RRSM）[https://www.rrim.jp/en/，访问于2025年10月30日]是通过结合红色坡度角图和从DEMs派生的差异开放度图生成的[42,43]。RRSM有助于划定熔岩流边界，从而能够识别出各个熔岩叶瓣[44,45,46,47,48]。使用QGIS Volume工具（奥地利Tamsweg）从DEMs计算出喷发体和火山体的体积，该工具使用沿已识别的熔岩流接触线的最低和平均像素高度进行计算。现场观测和GPS高度测量显示，大多数喷出表面都非常平坦，倾斜度小于1.5度（大约在12,000米的距离内下降300米）。这种轻微的倾斜不太可能显著影响体积计算，除非在地形急剧下降的区域——主要是沿熔岩流级联的疑似结构线。这些区域位于研究区域的远端，那里的熔岩流变窄且稀薄，对总体估计体积的贡献很小。

对于灰烬分布，进行了直接的现场灰烬厚度测量，并生成了一个简化的等值面图。为了评估潜在的灰烬扩散情况，使用了来自美国华盛顿州温哥华USGS Ash3D工具的数据，并结合估计的喷发羽流高度参数来进行评估。最后，生成了一幅综合危险地图，以突出该地区在未来喷发时可能面临的各种危险。

3. 结果
3.1. 现场观测
3.1.1. 喷溅物和火山渣锥
当低粘度岩浆的喷射将熔融碎片（称为喷溅物）射入空中时，就会发生喷火或熔岩喷泉式喷发[49,50]。这些有时会间歇发生的事件看起来像水龙带的喷射，持续数小时到数天，并通常与数百米长的裂缝有关，之后会集中为点源喷发。喷泉的高度往往超过200米，因此建议设置500米的戒严区以远离高温火山碎片[49,50]。主要产物包括喷口周围的大块喷溅物，形成锥体，以及新的熔岩流，这些新的熔岩流可能会覆盖较老的火山特征。在Target火山西侧的熔岩场中，火山喷溅物已经覆盖了之前的地形（见图4）。图4显示了部分被覆盖的旧熔岩喷溅物护墙（位于视图中间），在Target火山西侧最近期熔岩流的主要通道内（在视图的左侧可见），位于Option 4区域（25°21′1.50′′N, 37°40′46.81′′E）。视图朝向东南方向。熔岩喷泉上方弱对流羽流只能将细小的灰烬颗粒抬升几百米，而较大的碎片会迅速落下[49,50]。喷泉式喷发通常与溢流活动同时发生或转变为溢流活动，形成相互连接的熔岩流和轻微的爆炸性危险。熔岩喷泉通常通过直接流动和沉积喷溅物碎片来供给熔岩流，从而导致交替出现的凝灰岩和凝灰质熔岩，其中仍然可见碎屑纹理。主要喷发低硅质岩浆的火山以开放的喷口活动为特征。在这些时期，爆炸性喷发通常以快速、单独的喷溅事件形式发生——称为严格意义上的斯特龙博利式（Strombolian-style）爆炸事件——间隔时间从几秒到几小时不等。爆炸持续时间通常从几秒到几十秒不等[50,51,52]。这些事件会产生大量的流体喷溅物、火山渣、火山弹和少量灰烬。沉积物在喷口几百米范围内逐渐形成，逐渐形成所谓的火山渣（cinder）锥[53]。

由于典型的斯特龙博利式喷发期间局部的火山碎屑扩散，大多数喷发产物直接促进了锥体的形成。从火山危险的角度来看，斯特龙博利式爆炸可以将火山碎屑扩散到距离喷发点1000米的地方；这一距离为活跃火山渣锥附近的戒严区提供了有用的指导。这些喷发主要产生喷溅物锥、护墙和粗粒火山渣凝灰岩和富含火山弹的沉积物。当发生较小但持续的喷发柱时，可以形成由细粒火山渣和粗粒灰烬组成的较大火山渣锥，局部的沉积物会在大约一公里范围内堆积。斯特龙博利式喷发柱或喷射高度通常从几十米到不到200米不等，每次喷射会抛出数百立方米的火山碎屑物质。该区域显示了与低强度斯特龙博利式事件相关的沉积物和熔岩，这些事件通常是更大规模喷发序列的一部分，其特征是偶尔出现更高强度的爆炸和火山渣锥的逐渐形成（见图5）。Option 4中的Target火山显示了这种锥体形成的火山碎屑序列。图5中的Target火山（25°20′33.69′′N, 37°41′5.89′′E）及其年轻的火山渣锥形态（Qm6喷口）由于斯特龙博利式爆炸和相关火山灰沉积物而可见。位于Target火山左前方的较老火山渣锥（25°22′21.57′′N, 37°40′5.94′′E）是该火山场最古老的火山活动的一部分（Qm1）。其保存的火山斜坡不像Target火山那样陡峭（图片中间左侧的深色新鲜锥体）。视图朝向东南方向，距离Target火山约5公里。

3.1.2. 熔岩流
熔岩流形成固体外壳的过程取决于冷却如何影响熔岩的粘度随时间的变化，以及与熔岩剪切率的比较[54]。在低粘度的玄武岩（如pāhoehoe）中，粘弹性层吸收应变，使得即使熔岩下方流动速度很快（有时超过10米/秒），也能保持光滑的外壳完整。这种外壳在低应变率下也能保持完整，例如当熔岩在Option 4区域西侧平坦的山谷底部缓慢移动时。当正在形成的外壳的应变率增加时——由于陡峭的斜坡、斜坡角度的突然变化、更高的熔岩输入或增加的喷发率——外壳会经历塑性破坏，导致表面出现复杂的脆性-弹性形变。这一过程导致形成了块状、片状的最终为aa型熔岩流（见图6）。图6显示了Target火山西侧主要熔岩流通道中的块状或片状pāhoehoe表面纹理。位置坐标为25°21′19.48′′N, 37°41′5.03′′E，视图大致是从左到右的方向。随着熔岩粘度在远端区域的增加和流动速度的减慢，其结晶度提高，使其类似于‘a‘ā型熔岩[54]。在平滑的pāhoehoe和富含块状物质的a’a型熔岩之间经常出现过渡性表面纹理，形成了混合形式，如壳状、片状和块状pāhoehoe——这在研究区域很常见[55,56]。这些过渡也常见于沙特阿拉伯西部的harrats火山[57]。当熔岩壳在通道上形成并保持完整时，它们会形成地下熔岩管，成为开放熔岩通道的替代方案。在Option 4区域，倒塌的管道顶部揭示了入口洞穴（见图7），附近的凹陷深度可达10-15米，表明沿主要系统存在广泛的管道网络。在Harrat Lunayyir的其他部分也观察到了熔岩管，这些管道短而发育完善，其中心区域和靠近喷口的区域有可见的开口。通常，管道和开放通道形成了复杂的分流系统，既出现在火山喷口附近，也出现在远离喷口的地方，特别是在地形变化的地方。卫星图像上看到的平滑熔岩表面和断裂的板块表明存在延伸数米深的复杂管道网络。图7显示了Target火山下方主通道上倒塌的pāhoehoe熔岩场顶部。请注意，倒塌的特征（中间视图中的深色块状区域）深度约为10米，由几米宽的固化并撕裂的pāhoehoe外壳组成。在这些积水区域，我们可以估计潜在的熔岩流范围（25°21′48.70′′N, 37°38′39.16′′E）。视图朝向南方。较大的熔岩管，如Harrat Khaybar中的那些，可以延伸超过一公里，作为地下通道，允许熔岩长距离流动。如果熔岩供应减少或喷发后熔岩流失，管道顶部可能会塌陷，留下部分空的管道。熔岩流量的波动会增加表面的复杂性，将倒塌的管道顶部与活跃的熔融通道和粘性熔岩混合在一起。这导致形成了崎岖的地形，如Option 4附近的熔岩场所见。在喷发期间，熔岩管上方会形成天窗，提供熔岩流动的视野；冷却后，它们成为与管道网络相连的深层洞穴。这些管道直径从不到1米到超过30米不等，高度可达15米，可以在大部分固体表面下引导熔岩流动数百公里[58]。表面特征，如pāhoehoe板状结构、天窗和凸起部分，表明主要熔岩路径上存在几米到几十米宽的管道。大的管道顶部塌陷和扩展的管道开口表明在熔岩在障碍物后方或凹陷处积聚的地方形成了长的狭窄管道。由管道供给的pāhoehoe流可以比相应的a’a流传播得更远，这使得管道的形成成为评估熔岩流危险时的关键考虑因素。在pāhoehoe熔岩中，如果熔岩在坚硬表面下积聚，由于体积流量超过前进速度，粘性的熔岩壳可以形成隔热层，从而导致流动膨胀，这通常发生在坡度变缓的地方[59,60]。这种膨胀和断裂也会在a’a熔岩中发生，当它们的前沿因冷却或坡度较缓而减速时。由此产生的自碎屑增加了流动的抵抗力并使其变厚。静止前沿后面的压力积累可能会在边缘或表面触发剧烈的喷发，这种情况在研究区域很常见，也是喷发和恢复过程中需要考虑的危险。

3.1.3. 灰烬平原
低粘度、通常富含水（3-5 wt%）的玄武岩在俯冲环境中会发生爆炸性喷发，例如1943-1952年墨西哥的Parícutin火山[61]，会产生大量细灰。Parícutin喷发的初始阶段始于1943年2月20日，迅速形成了一个高达167米的火山渣锥，每分钟喷发多达18次，喷发羽流高度约为5公里。由于其相似的序列和结构，Parícutin火山可以作为Option 4中Target火山的宝贵比较对象。1943年3月18日至6月9日期间，火山喷发活动加剧，产生了更多的火山灰，并形成了一股高达6公里的对流烟柱，顺风方向扩散[61]。此次喷发的特点是频繁的爆炸，岩浆喷发速率估计为每秒104-105公斤。火山灰沉积物最远可延伸至距离火山250公里的地方，导致该区域持续被火山碎屑覆盖；火山渣颗粒甚至被喷射到距离喷口数公里外的地方[62]。这种具有高度破碎性和扩散率的喷发方式通常被定义为“剧烈斯特龙博利式”喷发[63,64]，这表明尽管与典型的斯特龙博利式喷发存在差异，但这些喷发仍然是间歇性的。与目标火山相关的广泛火山灰和火山渣沉积表明该地区曾发生过剧烈的斯特龙博利式爆炸，揭示了潜在的火山灾害风险。最新评估建议将“剧烈斯特龙博利式”喷发特指那些产生的烟柱高度低于8公里且形成明显分层沉积物的喷发[61]。然而，火山灰和火山渣颗粒的粒径在垂直方向上可能也存在变化，例如在距离目标火山约3.5公里处的沉积物中就可以观察到这一现象（见图8）。这类喷发的特点不仅体现在烟柱的高度上，还体现在持续性的脉冲状爆炸活动上，这种活动形成了富含细粒火山灰的锥形分层沉积物。相比之下，微普林尼式喷发则更为连续，会产生更大范围、更庞大的沉积物，如粗粒火山渣锥和广泛分布的块状沉积物[49]。个别爆炸事件可能类似分散的熔岩喷泉形态。后期阶段可能涉及更为持续的活动，产生浮力喷发柱，并在喷口附近沉积粗粒火山渣，同时有局部地区的风下沉积物分布。这一现象为解释目标火山的潜在喷发类型和规模提供了参考，有助于未来对该研究区域的预测。

3.2. 火山灾害类型
在概述了主要的喷发类型后，我们识别了该地区的主要火山灾害，并在表格中总结了这些灾害及其应对措施。我们将先兆阶段定义为地质物理预警期，随后是特定灾害的爆发阶段、喷发过程以及灾后结果。大量熔岩流的发生表明与熔岩溢出相关的火山灾害具有重大的影响。这些灾害可以根据熔岩特性进行分类，例如从帕霍埃霍埃型（pāhoehoe）熔岩流到逐渐演变为阿阿型（aa-type）熔岩流的过渡性熔岩流。这类灾害通常移动缓慢，被认为相对可控，但仍可能导致显著的长期地貌变化和破坏。火山灾害也可能由多种爆炸性喷发方式引起，包括：（1）形成火山渣锥并伴随熔岩喷泉现象；（2）斯特龙博利式或亚普林尼式（sub-Plinian）爆炸性喷发；（3）弹道式喷射物的沉积。此外，火山排气和火山气体雾（vog）常常伴随着大范围的熔岩流活动，尤其是在火山渣锥形成之后出现。基于实地观察和分析，可以识别出八种不同的火山灾害类型。每种灾害都在补充表S1-S8中进行了详细记录，例如：
- 帕霍埃霍埃型熔岩流溢出；
- 过渡性熔岩流溢出；
- 火山渣锥形成与熔岩喷泉；
- 火山渣锥的形成与增长；
- 弹道冲击；
- 锥体崩塌与漂浮；
- 亚普林尼式爆炸性喷发及其伴随的火山灰降落；
- 火山排气与火山气体雾的形成。

3.3. 喷发场景模拟
喷发场景是简洁而真实的描述，概括了潜在的喷发类型、时间线及其影响，有助于火山学领域中的信息传递，特别是在使用概率方法不切实际的情况下。由于哈拉特卢纳伊尔（Harrat Lunayyir）地区的地质数据有限，我们基于直接观测和桌面分析开发了基于灾害的模拟模型。在过去60万年中，该地区发生了两种类型的喷发：局部点状喷发和裂隙喷发，其中裂隙喷发更为常见，且在未来更有可能发生。确定了三个潜在的喷发点：选项4西北侧的喷口1；目标火山附近的喷口2（见图9）；以及选项4西南侧的喷口4（见图10）。裂隙喷口的位置与先前认定的点源喷口位置相同（见图S1-S5），并增加了模拟一条特别长的裂隙的情景，这条裂隙位于该地区的主体构造线上。在每个场景中，火山渣锥的覆盖范围被设定为半径500米，而弹道冲击的范围则界定在喷口周围1000米范围内。由于卢纳伊尔火山场中的大多数火山都是通过不同长度的裂隙形成的，因此裂隙喷发模拟对于灾害评估至关重要。短裂隙（约100米长）通常形成狭长的结构，而长裂隙则可延伸数公里，并具有排列整齐的喷口。其中一个模型模拟了一条走向西北-西南方向的15公里长的裂隙，类似2009年的喷发事件，熔岩溢出通过Q-LavHA软件模拟，模拟点间隔为90米（见图S1-S5）。每个模型都包括一个500米的缓冲区，以表示熔岩喷泉和喷发物质可能沉积的区域。最终，一个综合最坏情况模型总结了主要的熔岩淹没情景，应用了长裂隙模拟和沿裂隙形成的火山渣锥发育过程（见图10），但排除了锥体底部和弹道冲击的可视化效果，因为它们的影响较弱。

3.4. 熔岩流量估算
估算熔岩流量对于理解火山灾害至关重要。然而，在我们的研究区域内，由于时间和资源限制，未能找到适合进行精确地层划分或年龄测定的特征。因此，我们依靠现有的地图、有限的遥感数据以及有针对性的实地调查来划定哈拉特卢纳伊尔北部年轻熔岩流的最可能范围。该项目时间范围内无法对近100平方公里的区域进行全面测绘，因此调查主要集中于关键地点。我们的发现结合之前的熔岩流地图显示，对该地区最年轻的熔岩溢出有不同的说法（见图11和图12）。图11显示了该地区的三个不同熔岩流分布模式，突显了在大量熔岩形成复杂熔岩场时进行精确熔岩流测绘的难度。地图显示了1:100,000比例尺的地质图，按熔岩流类型从Qj到Qm1排序。最新的修订版在流动前沿的西部边缘显示出略有不同的模式。图12展示了最新调查结果，区分了主要熔岩流、主流扩展区、边缘流和最年轻熔岩流。在体积计算中，我们对边缘区域的侵蚀修改较为严重的情况进行了一些调整，因此只关注了熔岩前沿清晰且特征明显的区域。红色图像地图基于ALOS-PALSAR高程数据（DEM）。由于DEM分辨率仅为12.5米，这些地图主要用于揭示主要熔岩体的内部结构（见图13），确认了熔岩流内部的层状结构，并显示了熔岩流覆盖范围的有限性（见图14）。尽管DEM分辨率较低，红色立体图像图仍能显示出明显的流动瓣和前沿形态，这些特征被归因于研究区域中最年轻的熔岩流。在体积计算中，熔岩溢出表面是根据喷口周围的高程数据使用QGIS线性插值生成的（见图13）。该表面总体较为平坦，高处有台阶状下降，整体呈缓向西坡度。估计的厚度显示熔岩流边缘较薄，内部厚度很少超过几十米。相对厚度图突出了场内的关键堆积区域（见图15）。假设平均厚度为10米，覆盖面积为30.616平方公里，总体熔岩体积约为0.3立方公里。如果考虑到空洞、熔岩管和高气孔率（DRE），实际体积约为0.09至0.3立方公里。根据墨西哥帕里库蒂恩（Paricutin）火山的估算数据，平均熔岩厚度在8至25米之间，覆盖面积则在1.892至12.317平方公里之间，未经DRE校正时的喷发体积范围为0.01至0.3立方公里。帕里库蒂恩火山的活动发生在1943年2月至1952年期间，共经历了23个不同的喷发阶段[36]，因此可以推测Qm6熔岩流的形成可能是分阶段进行的，持续时间可能长达数月。相比之下，根据目前的熔岩流测绘结果，我们的研究区域似乎没有经历那么多复杂的喷发事件，可能只经历了少数几次喷发。这表明该地区的喷发频率可能比帕里库蒂恩火山更高。在较短的时间内发生的多次喷发可能产生了更大的熔岩体积。基于GIS的体积计算方法可能高估了1.6至3.3立方公里的体积，这反映了在定义溢出表面、GIS计算方法以及可用DEM分辨率（12.5米）方面的不确定性。

3.5. 火山灾害影响评估
通过类比和观察，我们总结了该地区的关键火山灾害，并在表格中提出了相应的缓解措施。我们将先兆阶段定义为地质物理预警的时期，接着是不同类型的灾害发生阶段、确定的喷发过程以及灾后后果。大量熔岩流的流动表明与熔岩溢出相关的火山灾害极为严重。这些灾害可以根据熔岩特性进行分类，例如帕霍埃霍埃型熔岩流和过渡性熔岩流，后者可能演变为阿阿型熔岩流。这类灾害通常移动缓慢，虽然相对可控，但仍可能导致长期的地貌变化和破坏。此外，各种爆炸性喷发方式也可能引发火山灾害，包括：（1）形成火山渣锥并伴随熔岩喷泉；（2）发展出火山渣锥；（3）斯特龙博利式或亚普林尼式爆炸性喷发；（4）弹道喷射物的沉积。火山排气和火山气体雾（vog）也经常伴随广泛的熔岩流活动出现，尤其是在火山渣锥形成之后。根据实地观察和综合分析，共识别出八种不同的火山灾害类型。每种灾害都在补充表S1-S8中进行了详细记录。

3.6. 喷发情景模拟
喷发情景是一种简洁而真实的描述，总结了潜在的喷发类型、时间线和影响，有助于火山学领域的信息传递，尤其是在概率方法不适用的情况下。基于有限的地质数据，我们开发了基于灾害的模拟模型。在过去60万年中，该地区发生了两种类型的喷发：局部点状喷发和裂隙喷发，其中裂隙喷发更为常见，未来也更有可能发生。确定了三个潜在的喷发点：选项4西北侧的喷口1；目标火山附近的喷口2（见图9）；以及选项4西南侧的喷口4（见图10）。裂隙喷口的分布位置与之前认定的点源喷口位置一致（见图S1-S5），并增加了模拟一条位于该地区西南部的较长裂隙的情景。在每个场景中，火山渣锥的覆盖范围被设定为半径500米，而弹道冲击的范围为喷口周围1000米。由于卢纳伊尔火山场中的大多数火山都是通过不同长度的裂隙形成的，因此裂隙喷发模拟是必要的。短裂隙通常形成狭长的结构，而长裂隙则延伸数公里，并具有排列整齐的喷口。其中一个模型模拟了一条走向西北-西南方向的15公里长裂隙，类似于2009年的喷发事件，熔岩溢出通过Q-LavHA软件模拟，模拟点间隔为90米（见图S1-S5）。每个模型都包括一个500米的缓冲区，以表示熔岩喷泉和喷发物质可能沉积的区域。最终，一个综合最坏情况模型汇总了主要的熔岩淹没情景，结合了长裂隙模拟和沿裂隙形成的火山渣锥发育过程（见图10），但排除了锥体底部和弹道冲击的可视化效果，因为它们的影响相对较小。我们使用熔岩淹没范围作为识别高风险区域的依据，这与之前识别的喷口群、构造薄弱区及地堑特征一致。

3.7. 广泛关注区域与研究重点
WAI RSG（更广泛的关注区域——红海全球范围）；选项4（主要发展区域）。图10显示了预计的最大熔岩流淹没范围。该地图通过结合三条长裂隙（用黄色线条标示）的熔岩淹没模拟结果得出，这些裂隙沿着与该地区的总体构造特征一致的方向分布。这些位置与喷口排列（不同喷口用颜色代码表示其相对年代）和记录的地震活动位置（用黄色点标记）相吻合。红色区域表明如果发生喷发，熔岩流的影响可能造成严重的财产损失。

3.8. 熔岩流量估算
估算熔岩流量是理解火山灾害的关键。然而，在我们的研究区域内，由于时间和资源限制，未能找到适合进行精确地层划分或年龄测定的特征。因此，我们依赖现有地图、有限的遥感数据和针对性的实地调查来大致划定哈拉特卢纳伊尔北部年轻熔岩流的可能范围。在项目时间范围内无法对近100平方公里的区域进行全面测绘，所以调查主要聚焦于关键地点。我们的发现结合之前的熔岩流地图表明，对该地区最年轻的熔岩溢出有不同的解读（见图11和图12）。图11显示了三种不同的熔岩流分布模式，突显了在大规模熔岩流形成复杂熔岩场时进行精确测绘的挑战。图11显示了初步的1:100,000比例尺地质图，其中岩石地层单元按熔岩流类型从Qj到Qm1排序。流动边界已修订，将最年轻的熔岩流场划分为不同的区域。最新修订版在流动前沿的西部边缘显示出略有不同的分布模式。图12中的最新调查显示了主要熔岩流、主流延伸区、边缘流和最年轻熔岩流。在体积计算中，我们略微调整了计算方法，排除了侵蚀严重修改的区域，这些区域的玄武岩岩层覆盖在沙漠表面上，这可能反映了部分熔岩流的重新分布。因此，我们仅关注熔岩前沿清晰且具有明显特征的区域。在边缘区域，区分主要熔岩流通道、河道和挤压出的薄熔岩层更加困难。此外，还使用了基于ALOS-PALSAR高程数据的红色图像地图。由于DEM分辨率仅为12.5米，这些地图主要用于辨识主要熔岩体的内部结构（见图13），确认了熔岩流内部的层次划分，并略微限制了熔岩流的覆盖范围。尽管DEM分辨率较低，但红色立体图像图仍能显示明显的流动瓣和前沿形态，这些特征被归因于研究区域中最年轻的熔岩流。在体积计算中，溢出表面是根据喷口周围的高程数据通过线性插值生成的（见图14）。该表面整体较为平坦，高处有阶梯状下降，整体呈缓向西坡度。估计的厚度显示熔岩流边缘较薄，内部厚度很少超过几十米。相对厚度图突出了场内的关键堆积区域（见图15）。假设平均厚度为10米，覆盖面积为30.616平方公里，总体熔岩体积约为0.3立方公里。如果考虑到熔岩管的空隙和气孔率，实际体积约为0.09至0.3立方公里。根据10米和30米熔岩厚度的估算，熔岩的密度等效值（DRE）约为体积的30%，范围在0.09至0.3立方公里之间。这些数值与墨西哥帕里库蒂恩火山的记录相当[65]，其平均熔岩厚度估计在8至25米之间。同时，覆盖面积计算范围为1.892至12.317平方公里，未进行DRE校正时的喷发体积在0.01至0.3立方公里之间。DRE校正会使实际喷发体积降低约20%至30%。红色圆点标记了一个较古老的火山渣锥，它曾作为障碍物阻止和改变熔岩流的路径。3.5. 灰烬坠落危险在沙特阿拉伯的第四纪火山区域，灰烬坠落危险较少受到关注，主要是因为灰烬沉积物（通常是细小的火山渣到细灰）很少被详细绘制地图。这是由于它们以混合的风成和火山碎屑层形式保存，使得绘制地图变得困难（图16）。图16. 灰烬覆盖范围的粗略估计基于几个地点的厚度测量和卫星图像分析，以识别远处的灰烬痕迹。使用此地图作为灰烬分布的初步估计，未来的研究应进行更准确的绘制。根据有限的现场测量数据（由于访问或保存条件有限），已经创建了一个灰烬分布的粗略等厚图（图17）。WAI RSG—更广泛的关注区域—红海全球；选项4—主要开发区域。图16. 灰烬覆盖范围的粗略估计基于几个地点的厚度测量和卫星图像分析，以识别远处的灰烬痕迹。使用此地图作为灰烬分布的初步估计，未来的研究应进行更准确的绘制。根据有限的现场测量数据（由于访问或保存条件有限），已经创建了一个灰烬分布的粗略等厚图（图17）。WAI RSG—更广泛的关注区域—红海全球；选项4—主要开发区域。美国地质调查局（USGS）使用Ash3D模拟工具来预测火山喷发产生的灰雲扩散（灰雲）和沉积（灰烬坠落），主要针对普林尼式喷发条件（USGS Ash3D）。该三维模型通过考虑随时间变化的风模式和其他天气数据来模拟火山灰的移动，从而估计当前和过去大气条件下的灰烬传输情况。该在线工具使用史密森尼全球火山计划全新世火山目录的数据，提供以Harrat Lunayyir为中心的灰烬坠落的近实时预报。喷口位于火山场中心附近，大约在选项4区域的东南方向20公里处，靠近最近的喷发地点。模型考虑了估计的岩浆体积（特别是火山碎屑）以及喷发柱的高度。Harrat Lunayyir海拔约1300米，因此喷发柱高度约为8700米在海平面上，在模型中相当于10公里的烟柱，这是次普林尼式喷发的平均值[66,67]。对于2024年7月19日的假设性喷发进行了初步模拟，使用实时风数据，喷发柱高度为7公里海平面以上（大约5.7公里高于火山），总喷发体积为0.005立方公里，其中5%的体积在喷口处悬浮（图18）。结果显示，Harrat Lunayyir中心区域将接收1至3厘米厚的灰烬，覆盖面积是选项4区域的三倍。这些模型值远低于实际观测值，可能仅反映了喷发的某个阶段而不是所有阶段的总效应。图18. 使用USGS Ash3D工具进行的灰烬坠落模拟，输入参数为7公里高的烟柱、0.005立方公里的岩浆体积和大约6小时的喷发持续时间。WAI RSG—更广泛的关注区域—红海全球；选项4—主要开发区域。在实地测绘过程中发现了灰烬坠落危险，主要灰烬层厚度约为2毫米，位于最年轻火山锥西北方向约8公里处（目标火山）。这种分布模式表明，一次斯特龙博利式或次普林尼式爆炸性喷发将灰烬分散到了这一距离范围内的大气中。根据这些发现，可以构建一个平均灰烬分布模型，假设喷发沿着中心轴或与该区域观察到的构造趋势一致的裂缝发生。这种方法提供了最大范围的视觉表示，同时还需要考虑灰烬坠落的危险。由于这种危险的影响通常较低，建议认识到其存在，特别是在空间受限的地区，其影响可能更为显著（例如潜在的屋顶倒塌）。图19展示了这一区域。图19. 如果喷口开口位于标记的长裂缝沿线，该区域可能会发生2毫米厚的灰烬坠落。实际的扩散模式将取决于喷发期间的风向。需要注意的是，这是一种影响相对较低的危险，通过远离喷口约一公里可以避免。WAI RSG—更广泛的关注区域—红海全球；选项4—主要开发区域。灰烬坠落会对建筑物及其关键运行部件产生显著影响。室内，灰烬污染可能对居住者健康构成威胁（www.ivhhn.org），直接损坏敏感设备（如电子产品），并对地板表面造成磨损。在清除灰烬时，屋顶、覆层和地板材料的磨损损伤通常是不可避免的，即使灰烬堆积量很小，这也增加了恢复成本。灰烬坠落还可能扰乱重要的建筑服务，包括电力和供水系统。建筑规划应考虑使用适当的非结构元素来减少灰烬坠落的风险。如果安装了排水系统，可以从屋顶收集灰烬，但这会降低排水能力并增加结构负荷；排水沟和落水管堵塞可能导致局部洪水，尤其是对屋顶、排水网络和天花板空间的损害。内部排水沟特别脆弱且难以清洁。金属屋顶、紧固件和覆层可能容易腐蚀，因为含有盐分的灰烬沉积物会加速其劣化。涂漆表面和艺术装饰容易受到酸液浸出的损害，这可能会造成快速而严重的破坏，特别是对于依赖美观性的旅游设施。结构问题包括由于过重的灰烬负荷可能导致屋顶变形和倒塌。然而，非常厚的灰烬沉积物（>100毫米，通常>300毫米）在喷口5公里范围内较为罕见；它们仍然是设计时需要考虑的因素。实地测量记录显示，在距离源头4公里处灰烬厚度为300毫米，在8公里处为10毫米。长跨度、低坡度的屋顶应尽量避免，因为它们最容易受到灰烬负荷的影响。假设玄武岩的平均密度为2900千克/立方米，并且研究区域观察到大约75%的气孔率，屋顶设计应能够承受高达500毫米的灰烬覆盖层（约362千克/平方米），这在喷口2公里范围内是合理的，因为在这么短的时间内可能会发生熔岩淹没。虽然在这种干旱环境中同时发生降雨和灰烬坠落的可能性不大，但不能排除这种可能性。总体影响程度取决于这些相互关联的因素，因为建筑物是作为一个整体系统运行的。缓解策略，如在安全条件下及时和定期清除灰烬，可以减轻甚至防止不良影响。灰烬坠落后清洁建筑物内外部可能成本高昂且耗时，并且可能需要持续的努力，因为灰烬可能会因风和水的作用而重新移动。在灰烬坠落前、期间和之后采取关键措施可以帮助最小化损害。清理过程中佩戴防护装备至关重要，因为屋顶可能变得滑腻或倒塌，尤其是如果用水冲洗会增加灰烬的重量。清除细灰会产生灰尘，会引起不适，所有收集到的灰烬都应妥善处理，防止未来被重新移动。4. 讨论地质研究和模拟表明，选项4位于一个极易遭受火山危险的地区，主要是熔岩流，喷发可能达到VEI 4级别，并将灰烬扩散到数十公里范围内。可能的喷发模式与过去一千年冰岛观察到的情况非常相似，这是由于类似的裂谷相关过程、玄武岩来源和裂缝喷口形成。冰岛最近记录的喷发产生了喷射锥、轻微的爆炸性阶段以及稳定的低粘度熔岩流，为Harrat Lunayyir的危险缓解提供了宝贵的见解。选项4区域及其周边地区的火山危险被分类为低到中等风险，尽管它们仍可能造成重大影响。识别该地区的安全区域具有挑战性，因为大约80%的选项4区域暴露于一种或多种类型的火山危险之中（图20）。除了熔岩流外，灰烬坠落也构成重大威胁，喷发可能达到VEI 3或VEI 4级别，产生广泛的灰烬平原，可能阻断通道和移动。灰烬坠落还会增加设施、道路和计划用于开发的设备的全面损失风险。图20. 该区域的熔岩流风险地图显示，如果喷发发生在NW-SE区域，大部分选项4区域将面临立即和持续的危险，如果在晚上等不方便的时间发生喷发，这可能是致命的。被熔岩阻断道路的可能性很高。标记安全区域是没有意义的，因为熔岩可能在几小时内到达这些道路。目前最安全的地方是在北部通道沿线的较高地上，但那个地区将无法与Um Lujj地区的当地服务城镇联系。目前还没有针对单层火山活动的火山危险制定的行业标准，特别是在沙特阿拉伯，那里没有观察到现代火山喷发。最近一次确认的喷发发生在公元1256年Al Madinah市东南部[68]。地层证据还表明，Harrat Lunayyir内的喷发可能可以追溯到全新世，目标火山的估计年龄在4500到1000年前之间，可能是该地区最年轻的遗址之一。然而，这些年龄估计并不准确，复发间隔可能远超过典型的50年周期。这种估计基于喷口数量（通常每个火山复合体有五到十个喷口），导致平均复发时间为几十年到几百年。然而，这种方法突显了现有模型的局限性。行业实践通常只在高敏感性地点处理单层火山活动引起的火山危险，例如核电站、水坝、主要基础设施或高风险废物存储库，这些地方的设计标准必须考虑数千年来识别的危险。例如，高放射性废物存储库（通常是核废物）需要评估大约50,000年的危险——在此期间，火山场内可能形成多个喷口，喷发复发率超过几千年，如奥克兰火山场（新西兰）[16,69,70,71]、尤卡山（内华达州）[72,73,74]和南亚美尼亚[14,75,76]所示。这些研究是在适当的时间内进行的，并由高分辨率、均匀分布的年代测定数据支持。相比之下，由于数据和技术的限制，目前无法对Harrat Lunayyir在未来50年内的火山危险进行预测。即使是最精确的Ar-Ar放射性测年方法也存在超出此时间尺度所需的误差。因此，方法从概率估计转向了系统地考虑所有已识别火山危险的决定性方法。这涉及到为整个火山场（约600,000年的记录）内的所有已知危险做好准备，特别关注Qm5和Qm6喷口的位置。对于工业应用，每种已识别的火山危险类型都应被视为任何历史上形成过喷口的地点的潜在情景。设计解决方案应相应地进行调整：例如，结构应设计成能够承受熔岩淹没，考虑火灾危险和机械应力，并考虑到此类事件可能造成的经济损失；屋顶应设计成能够承受至少10厘米的灰烬堆积，理想情况下达到50厘米；并应采取预防措施保护敏感设备免受细灰渗透的影响，如空调、车辆和发电机过滤器、污水系统以及饮用水供应。根据三次模拟的长裂缝熔岩流，结合2009年裂缝（约15公里）的方向和长度作为模型，确定了危险区域。通过叠加和平滑熔岩淹没地图，并设置100米的缓冲区，划定了橙色区域，表示中等程度的火山熔岩流危害。红色区域代表最高危害级别，通过在裂缝周围增加1000米的缓冲区来划定，该区域的主要威胁是立即形成的火山结构和火山碎屑活动。黄色区域表示风险较低的区域，主要受到不超过1厘米的火山灰影响，如图21所示。图21是基于三次扩展裂缝情景的简化危险等级划分图。裂缝长度反映了2009年喷发失败时观察到的参数及随后的裂缝活动情况。第二区域（中等危险区域）包含了三次模拟中所有被熔岩淹没的区域。该地区的NW-SE结构趋势、已记录的喷口排列以及更广泛的Harrat Lunayyir地质框架为裂缝位置的选择提供了依据。高危险区域定义为每个裂缝周围的直接区域，并加上2000米的缓冲区，以考虑可能的近端危害，如火山灰沉积、弹道抛射物、熔岩喷泉范围和火山渣锥生长。低危险区域延伸至距裂缝8000米的范围，预计该区域会有至少1厘米厚的火山灰堆积。实地研究和测绘支持这一阈值，可作为潜在火山灰危害的可靠指标，特别是在该地区地质历史背景下未来可能发生次普林尼式喷发的情况下。尽管火山灰沉积仍可能构成重大威胁，但它不会实质性地改变第四选项的整体危险分类。此外，该地图未包括次生或连锁危害的信息，如重新移动的火山灰或潜在的山洪暴发路径，也未涉及极远距离的薄熔岩流淹没情况。薄熔岩流被视为低危险，而对山洪暴发风险的全面建模需要进一步专门针对沉积重力流的研究。通常，山洪暴发通道或冲积扇位于陡峭的谷坡或主要山脉的山脚下。由于对火山事件序列的精确了解有限，目前仍无法确定喷发概率。该火山场的总活动时间约为60万年，包括大约150个多喷口火山的700多个喷口开口。这一年龄估计得到了17个高精度Ar-Ar放射性同位素年龄数据的支持，这些数据主要来自较老的熔岩流，不过数据集在地理和时间上分布不均[77]。此前，该火山场的总寿命估计为280万年，这进一步增加了概率计算的不确定性。在60万年的周期内，喷口开口的平均复发率约为每857年一次，如果事件均匀分布的话可以四舍五入为每1000年一次——尽管这种均匀分布不太可能。因此，每1000年的喷口开口间隔应被视为保守估计，实际复发率可能更高。鉴于估计有150座火山，复发率大约为每4000年一次。根据这些数据，可以合理预期复杂的、多喷口的喷发大约每4000年发生一次，整个火山的地质测绘都支持这一结论，无论火山的年龄或位置如何。假设Qm5阶段开始于4500年前，Qm6阶段开始于1000年前，则Qm6阶段有33个喷口，Qm5阶段有71个喷口。这表明Qm5阶段火山事件平均每50年发生一次，Qm6阶段每30年发生一次。综合来看，假设每个喷口代表一次独立事件，则复发率约为每43-50年一次。许多喷口属于复杂结构的一部分，常常沿着长达3公里的裂缝同时喷发。例如，Qm6阶段最年轻的六个紧密排列的喷口沿着一条NW-SE方向的裂缝形成，这与最近的地震模式相符。如果平均每次喷发涉及五个喷口，则实际复发率约为每100年一次；如果每次喷发涉及十个喷口，则约为每200年一次。自Qm3阶段以来，这些比率保持稳定，尽管对早期喷发时间的不确定性仍然存在。

在进行桌面研究和现场火山特征测绘后，我们发现火山喷发很可能会按照在大多数研究地点观察到的特定事件序列进行。这些喷发过程通常遵循可预测的模式，导致一系列连锁的火山危害，这些危害应纳入任何危险评估中。我们使用一个简单的四层系统对这些事件链进行了识别并对其可能性进行了排序。表1展示了连锁火山危害的潜在进展及其估计的可能性。需要注意的是，这项分析基于快速评估，并未涵盖涉及详细情况、喷发体积或单个喷发期间持续时间的定量评估。表2展示了目标区域内识别的火山危害及其估计的可能性。表1. 火山危害类型及其可能性和持续时间排名。表2. 火山危害分类。

尽管火山和地震威胁的强度被评定为低到中等，但它们仍然构成重大风险，包括如果旅游业发展导致建设永久性访问中心并频繁访问时可能带来的经济影响，使人们暴露于已识别的火山-地震危害中。第四选项的部分区域位于不适合安全开发的区域，因为这些区域存在持续的高影响危害，且缺乏划定安全区域的可行方法。已在火山和地震活动频繁的地区设立了禁建区。建议将开发项目置于这些敏感区域之外。应避免多夜停留；只有在火山-地震条件稳定时才允许白天访问。一个全面的缓解计划（表3）将有助于减少地质危害造成的潜在经济损失，并在访问期间能够迅速采取干预措施。表3. 识别的火山危害类型及其风险估计。喷发的复发率从50年到4000年不等，具体取决于所考虑的时期。这些数字仅包括实际发生的喷发，不包括由于历史地震数据有限的缘故而难以追踪的失败喷发。由于像2009年那样失败的喷发可能会影响未来的风险，即使数据存在缺口，也将它们纳入概率模型也是明智的。使用保守估计，如果从2024年开始的模型中包含2009年的事件，并假设50年的复发间隔，那么下一次喷发可能在接下来的35年内发生。这应被视为最坏的情况。在像Harrat Lunayyir这样的单成因火山场中定位未来的事件具有挑战性，因为新的喷发可能发生在已知喷口区域之外，但仍处于整个区域内。

虽然火山和地震威胁的强度被评为低到中等，但它们仍然存在显著风险，包括如果继续发展旅游设施（如建设永久性访问中心并频繁访问）可能带来的经济影响。第四选项的大部分区域位于不适合安全开发的区域内，因为这些区域存在持续的高影响危害，且缺乏划分安全区域的可行方法。在高火山和地震活动区域已建立了禁止建设区。建议将开发项目置于这些敏感区域之外。应避免多夜停留；只有在火山-地震条件稳定时才允许白天访问。一个全面的缓解计划（表3）将有助于减少地质危害造成的潜在经济损失，并在访问期间能够迅速采取干预措施。表3. 识别的火山危害类型及其风险估计。喷发的复发率根据所考察的时期不同，从50年到4000年不等。这些数字仅包括实际发生的喷发，未包括难以追踪的失败喷发。由于历史地震数据有限，像2009年的失败喷发这样的事件可能会影响未来的风险。因此，尽管存在数据缺口，将其纳入概率模型是明智的。使用保守估计，如果从2024年开始的模型中包含2009年的事件，并假设50年的复发间隔，那么下一次喷发可能在接下来的35年内发生。这应被视为最坏的情况。在像Harrat Lunayyir这样的单成因火山场中定位未来的事件具有挑战性，因为新的喷发很可能发生在已知喷口区域之外，但仍处于整个区域内。

补充材料：以下支持信息可从以下链接下载：https://www.mdpi.com/article/10.3390/geohazards7010033/s1, 表S1. 壳状熔岩流流出，表S2. 过渡性熔岩流流出，表S3. 熔岩飞溅锥形成和熔岩喷泉，表S4. 火山渣（火山灰）锥形成和生长，表S5. 弹道撞击，表S6. 锥体崩塌和锥体漂流，表S7. 次普林尼式爆炸性喷发及其相关的火山灰沉积，表S8. 火山排气和火山烟雾形成，图S1. 第四选项区域西北边缘喷口1的锥体形成和熔岩溢出，图S2. 第四选项区域西南部的喷口开启模拟，图S3. 裂缝1模拟和危害影响特征。需要注意的是，这种情况不会直接影响第四选项区域，但会切断通过西向通道的进入路线，仅留下向东的逃生路线，而到达偏远村庄需要相当长的时间。图S4. 裂缝2模拟涉及一条长约2公里的裂缝，其走向与目标火山附近的喷口排列方向一致。图S5. 第四选项区域西南边缘的广泛裂缝喷发可能导致重大破坏和地形变化，影响约27%的区域。熔岩可能不会到达开发区域，但其次要影响可能导致该区域被放弃。在这种情况下，通道可能仍然保持畅通。