朝鮮核試驗移動了一座山：地震波和雷達數據測量下的山體運動

06-21

朝鮮核試驗產生的地震波。一項研究利用地震波和雷達數據來測量試驗場的山體運動。圖片來源：Chung Sung-Jun/Getty遙感和大地測量學家們發現，位於朝鮮核試驗場內的萬塔山偏移超過 3 米，但無大規模崩塌的跡象。

原作Mark Zastrow

去年，朝鮮在其山區試驗場深處引爆了最新的核武器，從對這次事件及其後果細節的重構來看，山峰的側面向上和向外擴展了幾米。

這一分析首次將衛星雷達圖像與地震數據結合起來，追蹤 2017 年 9 月 3 日在萬塔山發生的核試驗的影響。它還發現此次核試驗不僅造成 6.3 級地震擾動，還導致山頂下沉約半米。這一分析發表在 5 月 10 日的《科學》雜誌上。

「我繪製過許多地球動力學過程產生的表層位移，例如地震、火山噴發、山體滑坡，但是我從未見過由人類活動造成的如此大的位移。」文章共同作者王騰說道。他來自新加坡南洋理工大學，主要從事遙感和大地測量學研究。

王騰說，儘管這座山發生了很大程度的傾斜，但分析顯示峰頂沒有明顯的坑陷。他表示，這有望減輕人們對這座山可能會發生實質性倒塌，從而容易發生輻射泄漏的擔憂。自 2006 年起，朝鮮已經在豐溪里附近的試驗場進行了六次核試驗。

研究人員稱，這項工作是目前關於核試驗的最詳細的研究，其中採用了一種名為合成孔徑雷達（SAR）的技術——通常用於製作三維地形圖。他們表示，這項分析展示了在監測未來的核試驗時，地球物理學家能夠如何使用這些數據，以作為傳統地震方法的補充。

「現在核試驗並不常見。」羅德島大學的地球物理學家 Matt Wei 說，「但是，監測核試驗仍然是我們要做的最重要的事情之一。」

上升，下降和壓實

大部分關於核爆炸的檢測和分析都依賴於該地區觀測站的地震數據。但是如果沒有進入現場，測量山的實際位移是有困難的。

王騰的團隊轉向了 SAR，通過應用高速移動平台發射的雷達波束掃描目標來創建高解析度圖像。王騰和他的合作者比較了德國 TerraSAR-X 衛星在爆炸之前和之後收集到的數據。

他們發現這座山的斜坡已經水平向外移動了 3.5 米，地形最陡峭的西部和南部地區位移程度最高。

通過進一步應用地震數據和計算機建模，他們重新創建了事件序列來模擬山內發生的過程，並調整模型使之與觀測結果相符。分析表明，爆炸發生大約一秒鐘後，在爆炸產生的洞腔正上方，有部分岩石發生了塌陷。

王騰說，八分半鐘後發生了第二次較小的地震，許多人認為這來自於試驗場某些隧道的倒塌。不過，這些地震幾乎沒有使山體移動。

然而，根據這個研究團隊的模型，在接下來的一周，腔洞上方受損的岩石慢慢沉入其中，導致山頂下沉了半米。

研究人員估計，此次核爆產生的影響相當於 190 千噸的 TNT，或者第二次世界大戰結束時投向日本廣島的原子彈的 13 倍。這一計算結果略高於爆炸發生後立即做出的估計。

確認和證實

Matt Wei 說，這項研究表明空間觀測資料足夠準確，可以獨立作為分析核試驗的工具。他去年發表的一篇研究報告使用類似的SAR 技術來研究 2016 年 1 月朝鮮進行的第四次核試驗，但無法區分山體滑坡和真正的山體運動。他說，他的方法對水平運動不那麼敏感。但王的研究結果表明，「這次山體運動肯定是由核爆造成的。」他說。

中國研究人員在 3 月和 4 月發表的兩項關於地震的研究也表明，山體的局部坍塌可能產生輻射泄露的風險，並可能導致該地無法使用。

哥倫比亞大學拉蒙特-多爾蒂地球觀測站（Lamont-Doherty Earth Observatory）的地震學家 Won-Young Kim 說，鑒於最新研究所報告的移位量，場地設施可能受到了一定損害，但他認為號稱整個山區不穩定並可能崩塌的報告是「誇大其詞」。

註：根據新華社報道，朝鮮已於 5 月 24 日關閉了萬塔山下的豐溪里核試驗場。