| Debris-flow monitoring on volcanoes via a novel usage of a laser rangefinder |
01摘要
—
在过去的 6,000 年里，雷尼尔山至少发生了 11 次大型火山泥石流，其中一次在没有喷发活动迹象的情况下发生。这促使创建了一个 lahar 检测系统，该系统结合使用地震、次声和绊线。我们测试了放置在河道岸边的激光测距仪，用于检测和确认流经车站的物质运动，作为物理绊线的替代方案。在实验性泥石流水槽中测试该设备后，激光测距仪于 2023 年成功捕捉到雷尼尔山上的一小段泥石流，证实了其作为 lahar 检测和监测工具的有效性。在雷尼尔山的 2 个月部署中，我们发现激光测距仪数据（噪声）中的虚假记录往往与高湿度相关，而噪声周期与共址地震振幅的增加无关。因此，通过将激光测距仪警报与独立数据集的警报耦合，可以减轻噪声对未来警报的影响。
02图表
—
03结论
—
激光测距仪清晰成功地记录了 USGS 泥石流水槽和雷尼尔山 Tahoma Creek 的泥石流。在雷尼尔山为期 2 个月的部署中，我们发现虚假记录（噪声）往往与高湿度（可能是雾）相关，并且噪声周期与地震振幅 （RSAM） 的增加无关，因此可以通过将激光测距仪警报与独立数据集（如 RSAM）耦合来减轻噪声的影响。激光测距仪本身有一些设置也可以减少杂散记录，例如距离门滤波器或记录的回波强度，这些都应该进行测试。我们注意到测试仅在夏季进行，因此未来的工作应该在冬季通过各种天气条件测试其能力。激光测距仪的未来部署理想情况下将包括一个配置良好的摄像头，用于记录流动力学和流前后通道形态的变化，以帮助解释数据的特征，并且可以部署在流式测距仪附近，以真实地记录正在记录的高度变化。我们还建议建立一个位于同一位置的气象站，以更好地了解湿度和雨水的影响，这些指标可以用作未来警报的阻止器。最后，我们建议在同一地点安装第二个激光测距仪可能有助于计算流速和体积，并降低误检率。我们测试的激光测距仪没有用于对准传感器的光学指示器，因此正在记录的通道内的确切位置存在一些不确定性。因此，应探索改进激光的瞄准。我们还注意到，这里测试的模型没有我们在 Puyallup 河排水系统上的一些绊线站点的范围，因此我们计划测试具有更远距离能力（几公里）的激光测距仪，它具有不同的波长，因此我们必须测试它是否用于泥石流，因为它们是为固体目标设计的， 这将具有更强的回波表面。最后，我们正在积极致力于对激光测距仪数据进行遥测，以便我们可以实时查看这些功能并开始测试它们是否可能整合到警报系统中。
超过 90,000 人生活在雷尼尔山 lahar 危险区（Diefenbach 等人，2015 年），最近的模型表明，一个大小相当于1507 Electron 泥石流可以在 10-20 分钟内到达附近的小镇（下游 25 公里）和更大的社区在 50-60 分钟内 （下游 50 公里，George 等人，2022 年）。因此，必须有一个没有失败检测的警报系统，以便应急管理人员可以发出疏散警告，并且不会出现错误检测，以减轻不必要的疏散复杂性和成本。事实证明，激光测距仪是当前 RLDS 绊线的可行替代品;然而，在全面实施之前，有必要在所有天气条件下进行全年测试。Tahoma Creek 泥石流是使用新升级的网络测试和校准 RLDS 算法和警报的理想方式。RLDS 警报对 lahar 的漏检和不存在 lahar 时的误检测采取零容忍。然而，所有地球物理数据集都容易受到噪声的影响，因此我们的警报系统采用多学科方法是关键。在当前形式中，RLDS 警报基于绊线和 RSAM 超过给定阈值，以减少误报。我们设想激光测距仪将受益于类似的多学科方法，减轻激光测距仪数据的杂散噪声记录，并且比目前的绊线系统需要更少的维护。
文献求助请加QQ群：964092729
模型试验讨论及咨询请加QQ群：707519607
交流讨论模型试验研究，请加小编微信：18607111060。向大家学习请教
