火山活动深刻影响地球生态与人类文明，7万年前多巴超级火山、两个世纪前坦博拉火山喷发，都给人类带来巨大灾难。有效应对火山灾害，监测和预警是关键。然而传统监测技术存在时间分辨率不足和空间覆盖稀疏难题。
2025年4月24日，发表在Science的研究中，北京大学校友李嘉轩等利用新兴的分布式声学传感（DAS）技术，通过改造通信光纤，实现了对火山地下活动的分钟级高精度监测，这是业内首次利用DAS技术观测自然现象测量信号。
研究起源于2023年，李嘉轩与朱尉强博士受工业界用井下光纤监测裂缝生长启发，开始关注DAS数据低频成分。同年11月，冰岛Svartsengi火山系统活动升级，研究团队抓住契机，在12月将100公里通信光纤改造成DAS阵列。
光纤内激光因地壳变形产生的瑞利散射，能携带地壳运动信息。通过相位解调算法处理散射信号，可实现对地壳变形的监测。研究人员将光纤划分为约10000个监测通道，实时生成应变分布图像。
在2023年11月至2024年11月期间，LFDAS网络捕捉到9次岩脉侵入事件，6次引起喷发，3次停滞。除特殊案例E2外，喷发事件应变率在喷发前15 -22分钟达峰值，形成“预警窗口”。
研究团队建立物理模型，用α、Ψ、R三个无量纲参数揭示岩浆喷发驱动机制。研究过程中虽遇到与GNSS研究结果不一致问题，但最终确认了转化系数。
此外，研究团队还开展野外试验，结合实时动态定位和无人机三维地表重建技术获取数据。部署LFDAS后，火山喷发预警监测从未失手，与冰岛气象局合作的自动检测系统也发挥了重要作用。
未来，结合常规大地测量与多根光缆，有望提高监测空间分辨率。DAS技术正开启地质监测的“细胞级”时代。
