提到埃塞俄比亚,人们往往会想到广袤尘土飞扬的沙漠、亚的斯亚贝巴熙熙攘攘的街道,或是陡峭险峻的西米恩山脉——或许背景中还有一位健步如飞的长跑运动员。然而,由于非洲的大裂谷横贯其腹地,埃塞俄比亚也是地球上火山活动最活跃的国家之一。
裂谷形成是板块以大致相当于指甲生长的速度彼此分离的地质过程。在埃塞俄比亚,这一过程使岩浆得以涌向地表,已知火山超过60座。许多火山过去曾发生过规模巨大的喷发,在裂谷底部留下遍布各处的巨大火山口。如今仍有一些火山处于活跃状态。到访这些火山,可以看到冒泡的泥塘、温泉以及数十处喷涌蒸汽的喷口。
当地居民一直利用这些蒸汽洗涤和沐浴,但其背后还有更大的机遇。地表活动表明,地下深处可能有温度极高的流体,温度或达300°C–400°C。向下钻探,应该可以接触到这种高温蒸汽,用来驱动大型涡轮机并产生大量电力。这对一个国家而言尤为重要:该国77%的人口用不上电,在非洲属于电力普及率最低的国家之一。
地球物理勘测显示,一些火山可能蕴藏着可产生的潜力,因此地热发电近来成为切实可行的选择。这相当于相当于数百万块太阳能板,或每座火山500台风力涡轮机。尚未开发的资源总量估计约为10吉瓦。
将这种能源转化为电力,可以在约20年前启动的地热试点项目基础上继续推进。该项目位于阿卢托火山,地处湖区,位于亚的斯亚贝巴以南200公里。项目基础设施目前正在升级,目标是将产能提高十倍,从7兆瓦增至70兆瓦。总而言之,地热能对埃塞俄比亚而言是一种极具前景的低碳可再生能源解决方案,有望成为电力行业的支柱,并帮助人们摆脱贫困。
初探地表之下
主要问题在于,与冰岛等地热产业更发达的经济体不同,人们对埃塞俄比亚的火山知之甚少。在几乎所有情况下,我们甚至不知道上一次喷发发生在何时——这是一个至关重要的问题,因为火山喷发与大规模发电难以相容。
近年来,英国自然环境研究委员会(NERC)一直资助RiftVolc项目。该项目由英国和埃塞俄比亚的多所大学及地质调查机构组成,旨在解决其中一些问题。项目重点是了解火山灾害,并开发勘探和监测火山的方法,以便安全、可持续地开发利用这些火山。
过去三年,科学家团队一直在野外部署监测设备并开展观测。然而,一些最重要的突破来自完全不同的途径——研究人员坐在办公桌前分析卫星图像。
这在阿卢托带来了令人振奋的发现。利用卫星雷达技术,我们发现火山地表正在起伏变化。最贴切的比喻是呼吸:我们发现,地表会在几个月内迅速“吸气”隆起,随后又逐渐“呼气”,在多年间缓慢下沉。我们还不完全清楚这些起伏由何引起,但这有力地表明,岩浆、地热水或气体正在地表以下约5公里的深处流动。
测量温度
在我们最新发表的论文中,我们利用卫星热成像更详细地探测阿卢托蒸汽喷口的排放情况。我们发现,气体逸出的地点往往与火山上已知的断层线和裂隙重合。
连续数年监测这些喷口的温度时,我们惊讶地发现,大多数喷口的温度相当稳定。只有东侧边缘的少数喷口出现了可测量的温度变化。关键在于,这些变化与阿卢托的起伏并不同步——我们原本可能会认为,在地表隆起一段时间后,随着高温流体从火山深处上涌,地表温度也会升高。
直到我们深入查看降雨记录,才找到解释:出现变化的喷口似乎是对裂谷边缘高地降雨的延迟响应。我们的结论是,靠近火山中心的喷口不受降雨影响,因此更能代表地热储层中温度最高的水体。这显然会影响火山上钻井和建设发电站的选址规划,但其意义远不止于此。
这是首次有人从太空监测地热资源的案例之一,展示了这种方法能够实现的成果。由于卫星数据可以免费获取,这是一种成本低、无风险的评估地热潜力的方法。
肯尼亚、坦桑尼亚和乌干达等国分布着类似的火山,这项技术或可帮助我们发现并监测裂谷地区乃至世界各地尚未开发的地热资源。拉远视角,纵观全局,眼前呈现的景象令人惊叹。





