2025年大学《海洋技术》专业题库- 海底火山喷发监测预警技术

2025年大学《海洋技术》专业题库——海底火山喷发监测预警技术考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分。请将正确选项的代表字母填在答题纸上。）1.以下哪种现象通常不被视为海底火山喷发的直接前兆？A.海底地震活动显著增强B.海水化学成分（如气体含量）发生异常变化C.海面出现持续性的隆起或沉降D.海洋动物出现大规模异常行为2.海底地震仪（OBS）主要用于监测海底地壳的形变和活动，其核心探测目标通常是？A.海水温度变化B.地下岩浆活动产生的压力波动C.海底地形地貌的微小起伏D.水下声音的传播速度3.在海底火山喷发监测中，重力测量主要目的是？A.探测地下岩层的磁性异常B.精确测量海水的密度分布C.评估火山喷发导致的海底地壳质量变化D.监测海水中溶解盐类的浓度变化4.能够提供高精度海底地形地貌信息，并能用于监测火山喷发导致的地形变化的技术是？A.海底地震学B.多波束测深技术C.海底磁力测量D.水下声学成像5.利用卫星测高数据结合模型来反演和监测海底地形变化，特别是火山相关隆起，这种方法通常被称为？A.海底电磁感应测量B.InSAR（干涉合成孔径雷达）技术C.卫星高度计地形模型（SBT）D.海底热流测量6.海底火山喷发时，常伴随大量气体释放，其中哪种气体成分的增加最直接地指示了岩浆房内部的活动？A.氮气（N2）B.氧气（O2）C.氢气（H2）D.二氧化碳（CO2）7.对于需要长期、连续监测海底火山活动而言，哪种观测系统最为适宜？A.单次航行、短时作业的临时观测平台B.部署在海底的永久性传感器网络C.仅依赖卫星遥感进行监测D.仅依靠岸基地震台网进行监测8.在海底火山监测预警体系中，将来自不同传感器（如地震、地形、化学）的数据进行融合分析，其目的是？A.简化数据传输过程B.提高数据存储效率C.增强对火山活动综合判断的准确性和可靠性D.降低设备维护成本9.一旦监测到海底火山活动迹象，并评估存在喷发风险时，首先应采取的预警措施是？A.立即发布最高级别警报，组织全面疏散B.暂停所有相关科学研究活动C.向可能受影响的沿海社区和海洋使用者发布预警信息，建议做好防范准备D.密切跟踪监测数据，进一步确认喷发参数10.海底火山喷发可能引发的次生灾害中，最具破坏性且影响范围可能最广的是？A.海底沉积物侵蚀B.海底生物群落毁灭C.引发破坏性海啸D.大量有害气体扩散到大气层二、填空题（每空1分，共15分。请将答案填在答题纸上。）1.海底火山是形成于______之下，由岩浆喷出形成的海底地质构造。2.海底地震通常表现为______地震，其震源深度往往较浅。3.海底重力异常通常与海底地壳的______变化有关，火山活动可能导致______异常。4.海底磁力测量可以用于绘制火山岩的______，推断岩浆房的活动历史。5.利用声波在海底和水下的传播时间来测量距离或绘制地形，是______和______等技术的原理基础。6.海底火山喷发监测预警系统通常包含______、______和______三个主要环节。7.水化学监测可以通过分析海水中______、______等组分的异常变化来指示火山活动。8.海底观测网络（OOI）通常采用______、______和______等多种技术的集成。9.基于监测数据进行火山活动趋势预测，可以采用______模型或______模型。10.海底火山喷发预警信息发布需要遵循______原则，确保信息的准确性和及时性。三、简答题（每题5分，共20分。请将答案写在答题纸上。）1.简述海底火山喷发可能引发的主要危害。2.简要说明为什么海底地震活动是监测海底火山活动的重要指标？3.简述多波束测深技术与侧扫声呐技术在海底地形探测方面的主要区别。4.简述海底火山喷发监测中，数据融合分析的必要性和基本思路。四、论述题（每题10分，共30分。请将答案写在答题纸上。）1.论述建立海底火山长期监测预警系统的意义和面临的挑战。2.结合具体监测技术，论述如何综合判断海底火山即将喷发的可能性。3.试述在海底火山喷发应急响应中，不同利益相关方（如科研机构、政府部门、沿海社区、海洋产业）应扮演的角色和应采取的行动。---试卷答案一、选择题1.D2.B3.C4.B5.C6.D7.B8.C9.C10.C二、填空题1.海底热液活动中心/地幔2.海底/浅源3.密度/重力4.古地磁条带5.声学测深/多波束测深6.监测/分析/预警7.溶解气体/离子浓度8.传感器/数据传输/数据处理与分析9.统计/物理10.公开透明三、简答题1.简述海底火山喷发可能引发的主要危害。答案：海底火山喷发可能引发的主要危害包括：直接的热液喷发危害，高温、有毒气体对海洋生物的致命伤害；火山碎屑流和熔岩流的破坏（尽管在海底相对局限）；引发海底地震，可能触发海底滑坡或海啸，对沿海地区造成巨大威胁；改变海底地形地貌，破坏海洋生态环境和生物栖息地；火山物质（如二氧化硫）溶解入海可能改变海水化学环境，影响海洋生物；可能伴随的强烈气体释放（如甲烷）增加温室效应风险。2.简要说明为什么海底地震活动是监测海底火山活动的重要指标？答案：海底火山活动，特别是岩浆运移、压力变化和岩体破裂，是海底地震的主要震源。因此，海底地震活动（特别是频率、强度、震源深度和分布的变化）能够直接反映火山活动区的地下应力状态和岩浆活动强度。通过长期监测地震活动模式的变化，可以及时发现火山活动异常，是判断火山是否进入活跃期、预测喷发风险的重要前兆信息之一。3.简述多波束测深技术与侧扫声呐技术在海底地形探测方面的主要区别。答案：多波束测深技术通过向海底发射扇形声波束并接收回波，能够同时获取海底下大量测点的深度信息，生成高精度的三维海底地形图，擅长精确测量水深和地形起伏。侧扫声呐技术通过向海底发射扇形声波束并接收回波，根据回波强度绘制海底表面的声学图像，能够反映海底的地形地貌形态、底质类型和覆盖物信息，提供类似“海底照片”的景象。主要区别在于，多波束测深以获取高精度深度数据为主，侧扫声呐以获取海底表面图像信息为主。4.简述海底火山喷发监测中，数据融合分析的必要性和基本思路。答案：必要性：单一的监测技术（如地震、地形、化学）只能提供火山活动信息的一部分，存在局限性、盲点和不确定性。通过数据融合分析，可以将来自不同来源、不同类型、不同时空尺度的监测数据进行整合与关联分析，相互印证、补充和校正，从而获得对火山活动更全面、准确、可靠的认识，提高对喷发风险判断的置信度。基本思路：首先进行数据预处理（去噪、标准化等）；然后选择合适的融合算法（如基于模型的、基于证据的、基于智能算法的）；接着将多源数据进行关联匹配与时空对齐；最后进行综合分析与信息提取，形成统一的火山活动态势评估结果。四、论述题1.论述建立海底火山长期监测预警系统的意义和面临的挑战。答案：意义：a.保障生命财产安全：海底火山喷发可能引发海啸、有毒气体释放等灾害，监测预警系统能为沿海社区和海洋活动提供预警，减少人员伤亡和财产损失。b.保护海洋生态环境：提前预警有助于制定保护措施，减少火山喷发对敏感海洋生态系统和生物多样性的破坏。c.维护海洋资源开发秩序：为海洋能源（如海底热液、天然气水合物）勘探开发、渔业活动等提供风险评估依据，保障活动的安全有序进行。d.服务科学研究：为火山学家、海洋学家等提供研究火山活动规律、地球科学过程的平台，深化对地球系统的认识。e.提升应急响应能力：提供决策支持，使应急管理机构能够更有效地制定和执行响应计划。挑战：a.技术挑战：海底环境恶劣（高压、黑暗、腐蚀），传感器部署、维护和长期稳定运行困难；数据传输（尤其是实时传输）距离远、带宽有限；多源数据融合算法复杂。b.环境挑战：海底地形复杂，地质结构复杂，使得监测布站和效果评估困难；火山活动本身具有不确定性，前兆现象不明显或多种前兆并存难以区分。c.资源挑战：建设和运行海底监测系统成本高昂；专业人才缺乏。d.管理挑战：跨部门、跨学科协调难度大；预警信息的发布标准和传播机制尚需完善；国际合作需求迫切但协调复杂。2.结合具体监测技术，论述如何综合判断海底火山即将喷发的可能性。答案：综合判断海底火山即将喷发的可能性，需要综合分析来自多种监测技术的数据，并进行交叉验证。具体思路如下：a.地震活动分析：监测地震频次、震级、震源深度和分布的变化。如果出现地震活动显著增强、震源深度变浅、主震后出现密集余震序列、或者地震活动模式出现异常（如从背景水平突然跳变）等特征，是重要的喷发前兆。b.地形地貌监测：利用多波束测深、卫星测高、InSAR等技术监测火山锥、海山等形态的快速变化。如果观察到海山或火山口出现显著的隆起、坍塌、新的海山雏形出现或火山口水位变化等，表明岩浆正在迁移或聚集，是喷发可能临近的迹象。c.重力监测：通过海底重力测量发现火山活动区域出现异常的密度增加或减少。岩浆的侵入或冷凝结晶会导致重力异常变化，其时空变化特征可以指示岩浆房的活动状态。d.磁力监测：分析火山岩磁化特征的变化。火山活动可能形成新的磁性岩石，或者改变原有岩石的磁化状态，通过监测磁异常的变化可以间接反映岩浆活动。e.水化学监测：分析海底热液喷口或附近海水样品中溶解气体（CO2,He,SO2等）和离子（如K,Mg,Cl等）的异常变化。气体和离子的快速、显著变化通常与岩浆活动密切相关，是重要的喷发前兆。f.综合判断：单一技术的异常可能由多种原因引起。只有当多种监测技术（尤其是地震、地形和化学）同时出现一致性或关联性的显著异常变化时，才能更可靠地判断火山喷发风险。需要建立综合判据和阈值，结合火山地质背景和活动历史，进行动态评估和风险等级划分。3.试述在海底火山喷发应急响应中，不同利益相关方（如科研机构、政府部门、沿海社区、海洋产业）应扮演的角色和应采取的行动。答案：a.科研机构：*角色：提供科学支撑和技术支持。*行动：实时分析监测数据，评估火山活动趋势和喷发风险；发布科学预测和预警信息（提供给政府部门）；参与制定应急预案和技术方案；研发和改进监测预警技术；评估火山喷发影响；开展灾后科学调查。b.政府部门（尤其是海洋管理部门和应急管理部门）：*角色：负责应急决策、指挥协调和信息公开。*行动：建立和运作国家/区域海底火山监测预警系统；根据科研机构的评估结果和自身判断，发布官方预警信息；制定和执行应急响应预案，包括疏散、交通管制等；协调各方资源，指挥应急救援行动；发布权威信息，引导舆论；管理海洋资源开发活动，监督其落实安全措施。c.沿海社区：*角色：受益者和被保护者，也是应急响应的参与者。