6、火山灰浓度预测与森林火灾模拟：多尺度方法与动态数据驱动框架探索

火山灰浓度预测与森林火灾模拟：多尺度方法与动态数据驱动框架探索

火山灰绝对浓度预测

研究背景与目标

在火山活动研究中，预测火山灰在空气中的绝对浓度分布对于评估火山喷发的影响至关重要。以2010年4月14 - 18日埃亚菲亚德拉冰盖火山喷发为例，我们旨在生成一张地图，展示2010年4月16日1200 UTC、海拔2000米处每个位置火山灰绝对浓度（mg/m³）大于0的概率。

数据采样与模拟

• 参数范围 ：为了匹配火山灰体积范围，火山口半径值均匀分布在65 - 150米之间，火山口速度同样均匀分布在45 - 124 m/s之间。
• 采样方法 ：使用拉丁超立方采样（LHS）对二维输入参数空间进行采样，获得128组输入。
• 模拟模型 ：在每个采样点使用PUFF模型进行模拟，生成火山灰绝对浓度随位置变化的地图。

物理空间代表点确定

• 邻接矩阵生成 ：采用加权图方法，根据公式生成邻接矩阵，其中xi和xj分别代表位置i和j处的火山灰绝对浓度。
• 代表点识别 ：通过应用算法，在不同尺度（s = 0, 1和1.5）下识别代表数据点。根据图1结果，选择274个点中的55个点（对应s = 1）作为物理空间中的代表点，用于在参数空间中进行评估。

火山灰浓度与参数关系

图2展示了火山灰绝对