新的无人机技术提升了火山喷发预测的能力。特别适应的无人机正在从以往未探测过的火山中收集数据，这将使当地社区能够更好地预测未来的火山喷发。位于巴布亚新几内亚的马南火山的尖端研究正在提高科学家对火山如何影响全球碳循环的理解，这对维持地球上生命至关重要。发表在《科学进展》杂志上的国际团队的研究结果首次展示了如何结合空中、地面和太空的测量数据，以更多了解地球上最难以接近、最活跃的火山。来自曼彻斯特大学的研究人员与其他国家的大型国际团队一起在巴布亚新几内亚进行野外工作，后来使用欧洲空间局（ESA）的TROPOMI仪器进行了基于卫星的二氧化硫气体排放测量。该项目涵盖了来自英国、美国、加拿大、意大利、瑞典、德国、哥斯达黎加、新西兰和巴布亚新几内亚等国的专家，涵盖了火山学和航空工程。他们共同创造了测量活火山气体排放挑战的解决方案，通过使用经过改良的远程无人机。曼彻斯特大学的总统研究员布伦丹·麦考密克·基尔布赖德博士表示：“本次真正令人兴奋的进展在于我们可以使用无人机进行测量，这是以前不可能的。在巴布亚新几内亚这样高度活跃的火山可能非常孤立的环境中，采用这项技术具有巨大的潜力，可相对较低的成本实现火山监测。”通过将现场空中测量与卫星和地面远程传感器的结果结合，研究人员可以收集比以前更丰富的数据集。这使他们能够远程监测活跃火山，改善对全球火山释放二氧化碳（CO2）量以及这种碳来自何处的理解。马南火山直径为10公里，位于岛屿上，距离大陆东北海岸13公里处，海拔1800米。以往的研究表明，其二氧化硫排放量居全球前列，但其CO2排放量不为人知。火山CO2排放量难以测量，因为背景大气中的浓度较高。需要从活动火山口附近收集数据，而在像马南这样危险的火山中，无人机是安全获取样本的唯一途径。然而，在火山环境中很少尝试远程无人机飞行。团队添加了微型气体传感器、分光仪和自动触发开启和关闭的采样设备，使无人机能够飞行2公里高、6公里远，抵达马南火山的山顶，在那里他们获取了气体样本，可在几小时内进行分析。计算火山排放气体中硫和二氧化碳水平之间的比率对确定火山喷发可能性至关重要，因为这有助于火山学家确定其岩浆的位置。马南在2004年至2006年间的最后一次大规模喷发摧毁了岛屿的大片土地，使约4000人口迁移至大陆，其庄稼被毁，水源被污染。项目负责人、伦敦大学学院（UCL）的埃玛·刘博士表示：“马南尚未受到详细研究，但我们可以从卫星数据中看到其产生强烈排放气体。当地火山监测机构的资源有限，团队的工作量很大，但他们确实帮助我们与马南岛居民建立联系。”之后，研究人员筹集资金购买计算机、太阳能电池板和其他技术设备，帮助当地社区——他们之后成立了一个灾难准备组织——通过卫星进行岛屿间通信，并提供无人机操作培训以协助腊步火山观测所的监测工作。该项目是深层碳观测站（DCO）的一部分，是一个全球科学家共同努力十年探索地球碳的项目。火山排放是地球碳循环的关键阶段——碳在陆地、大气和海洋之间的迁移——但迄今对全球约500座能排放气体的火山进行二氧化碳测量的数量有限。了解当今控制火山碳排放的因素将揭示气候如何在过去变化，从而揭示它如何应对当前人类影响的未来变化。共同作者、新墨西哥大学的托比亚斯·菲舍尔教授补充道：“为了了解气候变化驱动因素，您需要了解地球的碳循环。我们想要量化这个非常大的二氧化碳排放源的碳排放。在碳同位素组成方面，我们几乎没有数据，这将确定碳的来源是地幔、地壳还是沉积物。我们想知道这些碳来自哪里。”
