在火山爆发的威胁下，生命和财产面临着严峻的挑战。近日，麻省理工学院（MIT）建筑学院的三位教授——J. Jih、Cristina Parreño Alonso和Skylar Tibbits——正致力于一项前沿研究，旨在开发能够有效保护社区免受火山爆发破坏的基础设施。这项研究不仅是对传统避难方式的颠覆，更是对如何在自然灾害面前实现人与自然和谐共生的深度思考。
这项研究的背景是冰岛频繁的火山活动。在过去一年中，冰岛南部半岛经历了七次火山爆发，给当地居民的生活和经济带来了巨大的冲击。面对这一严峻形势，MIT的研究团队并没有选择退缩，而是深入火山腹地，实地考察并进行实验。
今年早些时候，研究团队在靠近火山的地区建造并部署了一系列轻量化、易于部署的钢结构。这些结构的设计旨在与熔岩相互作用，从而改变熔岩的流动路径，使其远离居民区和关键基础设施。目前，还有更多的结构正在运往可能发生火山喷发的新地点。研究人员利用摄像机记录熔岩与这些结构相互作用的过程，以便更好地理解熔岩的流动特性。
该项目获得了Amar G. Bose教授研究基金的资助，专注于探索新型材料和结构在应对火山爆发时的应用潜力。Jih教授表示，物理原型是验证这些概念的唯一途径，对于设计师来说，这是一个绝佳的机会。
目前，冰岛民防应急管理部门和EFLA工程集团主要采用大型土石坝来转移熔岩流。这些土石坝的长度约为44至54码，高度约为9码，但在实际应用中效果参差不齐。2024年11月，一次火山爆发迫使 Grindavik 镇居民和蓝湖地热温泉的游客和员工撤离，蓝湖的停车场也被熔岩吞噬。
蓝湖的首席品牌、设计和创新官 Sigurdur Thorsteinsson 亲身经历了多次火山爆发。他表示，虽然蓝湖的员工已经非常擅长疏散游客，但每次火山爆发都会迫使旅游目的地关闭，居民撤离，严重扰乱了生活和生计。
Thorsteinsson 强调，熔岩的力量过于强大，难以真正阻止。他与 MIT 的研究团队合作，共同探索更有效的应对方案。Tibbits 教授也认为，应该寻找更具策略性的干预措施，与熔岩协同工作，而不是与之对抗。
为了研究哪些材料能够承受熔岩的侵蚀，Tibbits 教授邀请了 Parreño Alonso 教授加入团队。Parreño Alonso 教授长期致力于火山岩的研究，并开设了一系列以火山岩为建筑材料的设计工作室。她还提出了直接与熔岩流相互作用的结构设计方案，并与麻省理工学院材料科学与工程系高级讲师兼金属实验室主任 Michael Tarkanian 合作，研究熔融状态下的火山岩，并在麻省理工学院的铸造厂熔化玄武岩。Parreño Alonso 教授正在探索熔融岩石作为混凝土替代品的潜力，混凝土因其可塑性而被广泛使用。
Parreño Alonso 教授表示，这种与火山协同工作的理念在同一部门内从不同角度发展，最终促成了美丽的合作。
她还看到了与自然力量合作的其他机会。Parreño Alonso 教授设想，通过与熔岩的相互作用，可以创造出新的景观，甚至是一个公园。这种理念将灾难转化为机遇，为社区带来新的价值。
研究团队首先在 MIT 的金属实验室与 Tarkanian 合作测试了钢结构，然后在冰岛现场建造。设计目标是使结构轻便，以便快速部署，同时又足够坚固，不易被摧毁。研究团队创建了各种设计，其中一种设计采用了 V 形结构，可以引导熔岩绕过它们流动，也可以重新配置为坡道或隧道。
Tibbits 教授指出，一条道路多次受到近期火山爆发的影响，需要不断重建。他们创造了两个坡道，将来可以用作隧道，让熔岩流过道路，形成一种熔岩洞穴，汽车可以在冷却的熔岩下行驶。这种设计不仅保护了道路，还创造了独特的景观。
Tibbits 教授表示，目前在现场的结构只是初步的干预措施。在记录和研究它们与熔岩的相互作用后，建筑师们将开发新的迭代产品，他们相信这些产品最终将成为世界各地活火山地区的关键基础设施。
Thorsteinsson 强调，如果能够证明哪些形状、结构和材料可以转移熔岩流，这将是非常有价值的研究。他指出，意大利的埃特纳火山和维苏威火山附近人口稠密，面临着比冰岛更大的危险。夏威夷和日本的火山也位于人口稠密地区。
Thorsteinsson 认为，任何关于转移熔岩流方向以及所需结构的信息都将是无价的。这项研究不仅对冰岛具有重要意义，也为全球火山地区的防灾减灾工作提供了新的思路和方法。
MIT火山研究团队的创新策略
MIT的火山研究团队并没有将火山爆发视为纯粹的破坏性事件，而是将其视为一个与自然力量互动的机会。他们提出的创新策略包括：
- 轻量化、易部署的钢结构： 这些结构可以快速部署到火山喷发地点，用于引导熔岩流，保护居民区和关键基础设施。
- V形结构设计： 这种结构可以引导熔岩绕过它们流动，也可以重新配置为坡道或隧道，为交通提供通道，并创造独特的景观。
- 熔融岩石的利用： 研究团队正在探索熔融岩石作为混凝土替代品的潜力，这不仅可以减少对传统建筑材料的依赖，还可以创造出与当地环境相协调的建筑。
面临的挑战与未来展望
尽管MIT火山研究团队的研究成果令人鼓舞，但仍然面临着一些挑战：
- 材料的耐用性： 熔岩具有极高的温度和腐蚀性，需要开发出能够长期承受熔岩侵蚀的材料。
- 结构的稳定性： 火山爆发可能引发地震和其他地质灾害，需要确保结构的稳定性，使其能够在恶劣的环境下发挥作用。
- 成本效益： 新型基础设施的建设和维护成本需要控制在合理范围内，以便广泛推广应用。
未来，MIT火山研究团队将继续深化研究，探索更有效的火山防灾减灾策略。他们希望通过与自然力量的合作，为火山地区的居民创造更安全、更美好的生活。
结论
MIT建筑学院的火山研究项目为应对火山爆发提供了一种全新的视角。通过创新的结构设计和材料选择，研究团队正在努力将火山爆发的威胁转化为机遇，为火山地区的社区带来安全和可持续发展的希望。这项研究不仅具有重要的科学价值，也具有深远的社会意义，有望为全球火山地区的防灾减灾工作做出重要贡献。
