【攪動半個地球?五問#湯加火山#】北京時間1月15日中午12時左右,南太平洋島國湯加的一座島嶼海底火山劇烈噴發。衛星觀測顯示,火山灰和大量氣體從太平洋海面迅速升起,其形成的蘑菇雲團頂直徑達到400至500公里,火山灰達到距地面約28公里的高度。

這場“史詩級”火山噴發導致當地網路幾乎完全中斷,約一萬公里之外的阿拉斯加也能聽到火山噴發的咆哮聲。其引發的海嘯還影響了整個太平洋沿岸地區,日本、斐濟等多國接連發布海嘯警報,中國沿海海域也監測到海嘯波。

目前,這場爆發於南太平洋的火山噴發已經攪動了近半個地球。那麼,此次噴發為何會如此猛烈?接下來還會發生高強度噴發嗎?此次噴發對全球氣候變化會有極大的影響嗎?《中國科學報》就此採訪了火山研究專家、中科院院士劉嘉麒等多位專家。

一問:“威力”究竟有多大?

湯加王國屬於大洋洲,是由173個島嶼組成的島國,大部分為珊瑚島,約40個島嶼有人居住。此次火山噴發位於無人居住的洪阿哈阿帕伊島,距離湯加首都努庫阿洛法以北約65公里。噴發於當地時間1月14日開始,在1月15日下午第二次劇烈噴發。

衛星觀測顯示,大規模噴發後,火山灰、蒸汽和氣體在當地太平洋藍色的海面上空升騰而起,巨大的聲響遠在美國阿拉斯加都聽得到。此外,噴發後一波約1.2米高的海嘯襲擊了湯加首都努庫阿洛法,該市許多廣場和主要街道都被洪水淹沒。據報道,噴發還導致湯加海底電纜斷裂,整個國家在互聯網世界中消失。

噴發發生後,包括日本、斐濟等國家,以及美國夏威夷、阿拉斯加和太平洋沿岸在內的大部分環太平洋地帶都發布了海嘯警報。美國地質勘探局估計,這次火山爆發引發了一次相儅於5.8級的地震。

“此次噴發規模相儅大。”劉嘉麒對《中國科學報》說,火山從海底噴發穿過四五千米深的海洋到達地表後,火山灰還能升到20多公里的高空,又引起比較強烈的地震和較大范圍的海嘯。“如果在地面噴發,火山灰甚至可能達到40公里的高空。”

他表示,此次火山噴發是1991年菲律賓皮納圖博火山(火山噴發指數VEI達到6級)爆發以來,地球上發生的最強火山噴發。盡管如此,在他看來,其強度或能達到5級,仍達不到6級。“否則,整個島嶼可能會被掀掉。”他說。

有媒體認為,此次火山爆發釋放的能量相儅於1000個廣島原子彈。劉嘉麒並不贊成這種比喻。在他看來,盡管火山噴發類似於自然界的原子彈或者地雷的爆炸,會造成很大的破壞,但很難計算其釋放的物質當量。

二問:火山活動緣何頻繁?

過去100年,洪阿哈阿帕伊島海底火山活動十分活躍,曾經曆多次噴發,不斷塑造著島嶼的面貌。

“根據測量,該火山隱藏在海底的部分高約1800米,寬約20公里。巨大的海底火山頂著兩個長度約2公里的小島,分別是海底火山口邊緣的西部和北部殘余。2014年12月的一次噴發在兩個大島之間形成了一個新的島嶼。”中科院大氣物理所博士左萌向記者介紹。

就在此次大規模噴發之前,該海底火山在2021年12月20日還曾噴發過一次,火山灰達到16公里的高度,噴發過程持續至12月21日凌晨左右逐漸減弱。

根據相關媒體報道,此次噴發之後,基本上位於北部的整個島嶼都沉入海底,還使得2014年形成的新島嶼沉入海面以下。

這一地帶的海底火山緣何頻繁噴發呢?對此,劉嘉麒解釋,這與其所處的地質環境有著很大的關系。首先,這一帶附近有著“地球第二深”的湯加海溝——深達10882米,僅次於馬里亞納海溝,是岩漿、火山和地震活動比較活躍的地方;同時,其附近多島嶼,地質構造比較活躍,作為湯加-克馬德克群島火山弧的一部分,地震、火山經常發生;另外湯加又處在太平洋板塊跟大洋洲板塊交界處,板塊互相碰撞俯衝,也是引起火山噴發和地震的一個重要因素。

“所以,這里火山噴發頻繁是很正常的。”劉嘉麒說。

三問:會引發“無夏之年”嗎?

作為本世紀迄今為止最大的火山爆發,此次湯加火山噴發引起關注的一個話題是:它是否會極大地影響全球氣候變化,甚至引起“無夏之年”?

與引起1816年“無夏之年”的坦博拉火山爆發相比,中科院大氣物理所副研究員魏科認為,湯加火山噴發量級差距巨大,如果後期沒有更強的爆發,此次火山爆發對全球氣候的影響非常有限。

“火山影響氣候並不是通過火山灰,而主要是通過火山噴發的二氧化硫。”魏科說,“二氧化硫氣體會直達平流層,在較短時間即會形成硫酸氣溶膠,隨著平流層環流輸送到全球各處。由於平流層環流穩定,所以硫酸會持續更長的時間,起到‘陽傘’作用,通過阻擋太陽輻射,引起近地面溫度降低。”

他表示,火山爆發要對全球氣候產生可識別的影響,據估算至少要噴發數百萬噸以上的二氧化硫進入平流層。“此次火山爆發評級為5級左右比較合適,大概有40萬噸二氧化硫進入平流層,總體而言,這一數值距離可以對全球氣候有所影響,還有非常大的差距。”

值得注意的是,大規模火山噴發對氣候的影響不僅僅局限於全球溫度,也會對熱帶海溫分布狀態有所影響,還可能產生其他的環流影響。“從統計上講,火山爆發有助於厄爾尼諾的發展。由於目前處於拉尼娜狀態,因此可能會有助於拉尼娜的消退。但統計規律並不一定適合每一次的火山過程,還需要後續的觀察和分析。”魏科說。

劉嘉麒也認為,此次火山噴發對於氣候環境和生態產生的影響只是局部的、短時間的。他指出,曆史上的相關影響大都不是某一局部火山噴發造成的,而更可能發生在大火山省噴發的情況下。“比如200多萬平方公里的西伯利亞大火山省,或是我國峨眉山五六十萬平方公里的大火山省噴發,會對氣候環境和生態產生一些大的影響。”他說。

四問:火山活動還會持續嗎?

“火山噴發通常是間歇性的,但也有連貫性。這個地區這麼大的噴發規模,不會馬上完全靜止。”劉嘉麒表示,一方面,對於一座海底火山來說,目前能了解的僅是水面以上的情況,海底未到達水面的小規模噴發無法監測。另一方面,現在到達水面以上的噴發僅過了三四天,不可能完全靜止。

“有的時候它會先釋放一些能量,蓄積一段時間的能量後繼續噴發。”劉嘉麒說,“如果條件具備,像15日這麼大規模的噴發也並非不可能。但一般這種幾率比較小,因為它已經釋放了比較多的能量。”

中科院地質地球所副研究員孫春青也向本報表示,由於岩漿房內部儲存的大量能量和物質已被釋放,因此盡管不能排除其可能性,但大規模噴發幾率不大。

五問:對中國影響幾何?

根據中國自然資源部海嘯預警中心最新監測結果,中國沿海海域於16日凌晨監測到海嘯波,其中浙江石浦站最大海嘯波幅約20厘米,其余潮位站海嘯波幅均小於15厘米。此次噴發過程未對中國沿岸造成災害性影響。

如果發生進一步噴發是否會影響到我國沿海地區呢?在劉嘉麒看來,我國不大可能遭受此次噴發帶來的海嘯的影響,因為我國大部分沿海地區有導弧鏈阻擋。不過,海南、台灣以及浙江、福建等有著裸露海岸線的地區可能受到大規模海嘯的波及,因此應加強防范。

據孫春青介紹,近百年來,除了1951年西昆侖山地區,中國大陸幾乎沒有火山噴發。目前已知中國曆史上最強的火山噴發是1000年前的長白山火山噴發,噴發指數達到6~7級。距離長白山1000公里之外的日本發現了數厘米厚的火山灰,在相距上萬公里的北極格陵蘭島冰芯中也找到了那次長白山火山噴發的火山灰。這是當時規模很大的一次火山噴發。

“自然災害不分國界,應該做到及時預測、防范和應對。”劉嘉麒說。他表示,火山噴發和地震預測一樣,主要包括三個參數:時間、地點和強度。與地震不同,陸地火山噴發的地點和強度時間和強度現在基本上能精准地預測。

“但不像陸地,目前全球對海底火山尚缺乏監測,達不到准確預測的水平。現在地球科學正在向著深空、深地、深海發展,火山作用與這三個方面都密切相關,所以應該在這方面下功夫。”劉嘉麒說,由於曆史等原因,我國研究火山的人太少,重視程度也不夠,相關研究也遇到一些瓶頸。隨著科學和社會的發展,這方面的研究必須得加強。http://t.cn/A6J9yYPD

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