編著:蔣友維(國立台灣大學地理環境資源學系研究所學生)

事件名稱:西班牙加那利群島拉帕瑪爾島的Combre Vieja火山噴發
(Spanish island of La Palma in the Canary Islands Cumbre Vieja volcanic eruption)

事件時間:2021/9/19~2021/12/13

事件呈現:以DInSAR與DPM來展示

位於西班牙加那利群島拉帕瑪爾島的Combre Vieja火山(圖1)噴發,在去年(2021年)9月開始噴發,一直持續到12月才逐漸趨緩。這次的火山噴發事件是自從1971年的Teneguía火山噴發以來的首次噴發,並造成了8.43億歐元的損失,以及劇烈地地表變遷。

圖1:Combre Vieja火山位置。擷取自Google Map

遙測技術合成孔徑雷達(Synthetic Aperture Radar, SAR)是近年來利用星載天線(spaceborn)進行主動式監測(active radar),透過主動發射雷達波以及接收地表反射的回波(echo),比較兩者波型的變化,可以得到地表在衛星再訪期間的變形情況,而雷達波也包含了相位以及震幅資訊,可以進一步幫助我們進行地表變遷的分析工作。SAR的優點是可以穿透雲層直達地表,避免了傳統光學衛星的雲遮問題,且在噴發當下,火山濃煙也對光學影像產生了遮蔽效果(圖2);除此之外,因為不需要透過光來成像,因此在夜間也能持續進行拍攝。

圖2:美國地質調查局的Landsat-8光學衛星影像。拍攝日期為2021年9月26日。

利用上述提到的相位資訊,我們可以將其進行合成孔徑雷達差分干涉(Differential Synthetic Aperture Radar Interferometry, DInSAR),也就是利用兩幅影像,經過差分干涉後,就可以獲得地表變形的資訊,其中有明顯環狀處就是地表變化較大的地方(圖3)。

圖3:拉帕瑪爾島DInSAR結果,相關參數如圖。

而若想要針對地物變遷進行分析,則可以使用DInSAR的產物──同調性圖(coherence)來進行災害評估地圖(Damage Proxy Map, DPM)的製作。而所謂的同調性就是比較兩幅衛星影像地物變化的程度,若同調性越高,代表地物變化不大;相反地,若同調性越低,代表地物變化很大(圖4)。因此我們可以在火山噴發前後分別挑選兩幅影像進行差分干涉,這時會得到兩份同調性資訊,再將兩份資料相減,這時候的成果就是初步的DPM。透過DPM的呈現,我們可以清楚看到地物變化在空間上的分布,其中數值越接近1,代表變化越大。以此次火山噴發位置來說,DPM數值較大的地方,正好與岩漿流動的區域有高度重疊(圖5)。

因此利用SAR影像,除了可以克服天候條件之外,DPM可以讓我們迅速地掌握地物變遷的情形,提供當局救災時的參考依據。

圖4:拉帕瑪爾島事件前後的同調性,圖中數值越小代表地物變化越大。可以發現紅框內的區域,在火山噴發後(9/19)的同調性明顯降低。

圖5:拉帕瑪爾島DPM成果,相關參數如圖。

 

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參考資料: