四川在線記者 徐莉莎

北京時(shí)間1月15日12時(shí)27分,南太平洋湯加地區(qū)的洪阿哈阿帕伊島(Hunga Tonga-Hunga Ha'apai)海底火山(以下簡稱湯加火山)發(fā)生大規(guī)模爆炸式噴發(fā)活動(dòng)?；鹕絿姲l(fā)后,湯加與外界通訊聯(lián)系中斷。

湯加這座讓全球關(guān)注的火山,威力有多大?1815年,印尼坦博拉火山爆發(fā),連續(xù)百日噴薄而出的巖漿讓火山灰遮住天光,隔年全球便進(jìn)入“無夏之年”。這次湯加火山爆發(fā),會(huì)帶來“無夏之年”嗎?會(huì)對(duì)中國有影響嗎?中國是如何監(jiān)測(cè)境內(nèi)的活火山的?

記者就上述問題,采訪了成都理工大學(xué)地球物理學(xué)院副教授范興利。

火山是范興利的研究對(duì)象,他的主要研究領(lǐng)域聚焦在晚新生代板內(nèi)火山巖石圈精細(xì)結(jié)構(gòu)地震層析成像。作為90后科研新秀,范興利目前已在Geology、Geophysical Research Letters等國內(nèi)外權(quán)威學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表數(shù)篇論文,主持包括國家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金在內(nèi)的多項(xiàng)國家級(jí)和省部級(jí)項(xiàng)目。

這可能是地球上近30年來最強(qiáng)的火山噴發(fā)活動(dòng),火山灰可以鋪滿整個(gè)長三角

記者:噴發(fā)的火山群有什么樣的構(gòu)造特點(diǎn)?

范興利:發(fā)生噴發(fā)的湯加火山地理上位于南太平洋海域,在地質(zhì)構(gòu)造背景上,該火山處于太平洋板塊和印度-澳大利亞板塊的交界位置,屬于典型的島弧火山。

島弧火山形成機(jī)制示意圖

我們可以從圖中看到,當(dāng)密度較高的大洋板塊在海溝處向地球深部俯沖時(shí),隨著溫度和壓力的不斷升高,在某一深度位置(120公里左右),俯沖板片會(huì)發(fā)生脫水熔融作用,形成的巖漿向上運(yùn)移至地表后噴發(fā)形成島弧火山。

記者:它此前活躍嗎?

范興利:與地球上其它一些島弧火山類似,屬于湯加-克爾馬德克火山弧一部分的湯加火山一直以來都比較活躍,以近些年為例,2009年3月份發(fā)生過一次較大噴發(fā),噴發(fā)的火山柱有7.6公里高,對(duì)當(dāng)?shù)氐暮娇者\(yùn)輸造成了影響,2014、2015和2019年也有顯著的噴發(fā)活動(dòng)。

2021年11月份開始湯加火山有活動(dòng)跡象,12月份有小規(guī)模噴發(fā),2022年1月14日開始大規(guī)模噴發(fā),1月15日發(fā)生了此次爆炸式劇烈噴發(fā)。

記者:它會(huì)不會(huì)繼續(xù)噴發(fā)呢?

范興利:與眾多島弧火山一樣,受控于地質(zhì)構(gòu)造背景,這里的火山活動(dòng)屬于系列性事件,未來應(yīng)該還會(huì)持續(xù),此次噴發(fā)由于規(guī)模巨大因此受到廣泛關(guān)注。

記者:有人說,這是近30年來最強(qiáng)的火山噴發(fā),具體是如何分級(jí)的?

范興利:在火山學(xué)中,火山噴發(fā)的強(qiáng)度可以通過“火山爆發(fā)指數(shù)”(Volcanic Explosivity Index,簡稱VEI)來衡量,衡量指標(biāo)主要包括噴出物體積和噴發(fā)柱高度等方面。

指數(shù)每增加1級(jí)表示火山爆發(fā)威力增加10倍。歷史上最大規(guī)模的火山爆發(fā)強(qiáng)度定義為8級(jí)。

2010年冰島4級(jí)火山噴發(fā)產(chǎn)生的火山灰曾癱瘓歐洲多地航班。由此可見4級(jí)以上火山噴發(fā)事件的威力。所幸的是,地球上5級(jí)及以上規(guī)模的火山噴發(fā)并不多見,19世紀(jì)以來一共有11次(不包括此次)。1815年印尼的坦博拉火山噴發(fā)是19世紀(jì)以來最強(qiáng)大的火山噴發(fā)事件,火山爆發(fā)指數(shù)高達(dá)7級(jí)。

據(jù)新聞媒體報(bào)道,此次湯加火山的噴發(fā)柱高度超過了20公里,噴發(fā)開始后的30分鐘時(shí)間內(nèi),噴發(fā)柱頂部的“蘑菇云”直徑超過350公里,噴發(fā)柱的快速上升和大規(guī)模的橫向膨脹表明此次火山噴發(fā)釋放的能量巨大。

如果把這些噴出的火山灰全部放在我國長三角地區(qū)的話,平鋪堆積的火山灰可能有數(shù)厘米甚至更厚。

湯加火山大噴發(fā)與歷史上頂級(jí)火山噴發(fā)事件的對(duì)比(預(yù)計(jì))

初步估計(jì),此次噴發(fā)事件的VEI可能介于5至6級(jí)之間(具體量級(jí)需要噴發(fā)徹底結(jié)束或者接近尾聲后才能準(zhǔn)確測(cè)定)。因此可能是1991年菲律賓皮納圖博6級(jí)火山噴發(fā)事件以來,地球上近30年來最強(qiáng)的火山噴發(fā)活動(dòng)。

記者:有人說是普林尼式火山噴發(fā),還有人說是超級(jí)普林尼式,你怎么看?

范興利:普林尼式火山噴發(fā)指的是釋放巨大能量,產(chǎn)生巨高火山灰柱,伴隨大規(guī)模浮石、火山渣和火山灰沉降現(xiàn)象的爆炸式噴發(fā)。從衛(wèi)星云圖以及產(chǎn)生的沖擊波和觸發(fā)的海嘯效應(yīng)來看,此次湯加火山基本上應(yīng)該可以歸屬于(或者接近于)這類火山噴發(fā)事件。

而超級(jí)普林尼式火山噴發(fā)形容的是地球上極為罕見的一種頂級(jí)火山爆發(fā)現(xiàn)象,具有全球影響力。例如地質(zhì)歷史上的美國黃石公園火山和印尼的多巴火山超級(jí)噴發(fā)事件,這類火山噴發(fā)的VEI基本在7和8的量級(jí),因此VEI處于5和6級(jí)之間(初步估計(jì))的湯加火山噴發(fā)還算不上超級(jí)普林尼式火山噴發(fā)。

到達(dá)我國東部海岸時(shí)海嘯波已成“強(qiáng)弩之末”,對(duì)我國產(chǎn)生的潛在影響非常小

記者:大家很好奇,假設(shè)我們身處湯加,火山噴發(fā)后感受到的是怎樣的場(chǎng)景?

范興利:假如火山噴發(fā)時(shí)我們身處湯加或者相鄰地區(qū),在火山噴發(fā)后的較短時(shí)間內(nèi)我們會(huì)聽到一聲巨響,當(dāng)火山爆發(fā)形成的沖擊波到來時(shí),建筑物可能出現(xiàn)晃動(dòng),玻璃可能會(huì)被震碎,視線足夠好的話還可能會(huì)肉眼觀察到火山口上方騰起的蘑菇云,類似于原子彈爆炸的場(chǎng)景。

接下來,火山爆發(fā)觸發(fā)的海嘯會(huì)接踵而至,數(shù)米高的海浪會(huì)對(duì)沿岸的所有物體造成毀滅性的破壞。

記者:如何引發(fā)的海嘯呢?

范興利:海嘯的產(chǎn)生是因?yàn)檫@座火山的噴發(fā)發(fā)生在海水下?；鹕絿姲l(fā)過程中,火山口附近區(qū)域內(nèi)的物質(zhì)急速膨脹對(duì)周邊海水產(chǎn)生了擾動(dòng),同時(shí)加上次生的滑坡和火山口塌陷對(duì)海水的擾動(dòng)影響,釋放的能量以水波的形式向四面八方擴(kuò)散,形成海嘯。這跟我們往湖里扔一個(gè)重石塊激發(fā)出波浪向四周傳播散開是類似的。

火山爆發(fā)后激發(fā)的沖擊波和觸發(fā)的海嘯,對(duì)湯加地區(qū)會(huì)造成最快最直接的破壞。接下來相對(duì)更長的時(shí)間里,空氣中飄散的火山氣體和火山灰以及沉降的火山灰會(huì)嚴(yán)重污染空氣和地表水源,直接威脅到附近居民和其他動(dòng)植物的生命安全。

記者:此次過程對(duì)環(huán)太平洋地區(qū),特別是中國沿海造成怎樣的影響?

范興利:此次火山噴發(fā)產(chǎn)生的沖擊波、海嘯和火山渣/灰/氣的籠罩和沉降對(duì)靠近火山的湯加地區(qū)會(huì)造成最大的破壞和影響,其次觸發(fā)的海嘯會(huì)對(duì)環(huán)太平洋地區(qū),包括斐濟(jì)、新西蘭、澳大利亞、日本、美國西海岸等沿岸地區(qū)產(chǎn)生不同程度的影響。

中國大陸和太平洋之間有一條島鏈,這條島鏈的存在會(huì)削弱海嘯波到來的影響。同時(shí)由于我國東部沿海大陸架延伸很廣,長波長的海嘯波在大陸架較淺的海水中很難有效傳播,因此到達(dá)我國東部海岸時(shí)這些海嘯波基本上成了“強(qiáng)弩之末”,對(duì)我國產(chǎn)生的潛在影響應(yīng)該是非常小的。

對(duì)北半球影響有限,不太可能出現(xiàn)“無夏之年”

記者:有網(wǎng)友擔(dān)心,湯加會(huì)不會(huì)沉沒/消失,你分析來看,這可能嗎?

范興利:此次發(fā)生火山噴發(fā)的是南太平洋湯加地區(qū)的洪阿哈阿帕伊島海底火山,這座島本身就是以前的火山噴發(fā)活動(dòng)形成的,此次劇烈噴發(fā)基本上摧毀了整座島嶼。

南邊的湯加王國距離這座火山島有65公里,那里并沒有發(fā)生火山活動(dòng),只是受到了沖擊波、海嘯和火山渣/灰/氣的籠罩和沉降產(chǎn)生的影響,因此大范圍的湯加地區(qū)不存在沉沒/消失一說。

記者:還有人分析,火山噴發(fā)后火山灰進(jìn)入平流層會(huì)導(dǎo)致氣溫驟降?這次會(huì)出現(xiàn)類似印尼坦博拉火山爆發(fā)帶來的“無夏之年”嗎?

范興利:據(jù)報(bào)道,此次湯加火山的噴發(fā)柱超過了20公里,而地球表面大氣圈中的對(duì)流層平均厚度12公里左右,也就是說此次火山噴發(fā)的火山灰有一部分可能進(jìn)入了平流層。

由于缺乏空氣對(duì)流環(huán)境,進(jìn)入平流層的火山灰可能需要幾個(gè)月甚至數(shù)年才能沉降到地面。它們會(huì)遮蔽陽光,好比是在地球頭頂上打了一把遮陽傘,因此會(huì)造成氣溫降低。

需要注意的是,盡管此次湯加火山噴發(fā)很劇烈(預(yù)估VEI介于5和6之間),但仍然不及1815年坦博拉這類超級(jí)火山噴發(fā)的強(qiáng)度,因此不太可能輸送大量的火山灰進(jìn)入平流層。

另外,火山噴發(fā)釋放的二氧化硫氣體對(duì)氣溫的潛在影響更大,因?yàn)槎趸蜻M(jìn)入平流層后會(huì)形成硫酸氣溶膠,在平流層中橫向運(yùn)移輸送到全球各個(gè)地方,通過阻擋太陽輻射引起近地表溫度降低。但是目前據(jù)美國NASA衛(wèi)星初步監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),此次湯加火山噴發(fā)產(chǎn)生的二氧化硫約為420.53千噸,僅為1991年菲律賓皮納圖博火山噴發(fā)釋放量的2%,所以對(duì)全球氣溫的影響應(yīng)該很小。

因此,本次湯加火山噴發(fā)對(duì)全球氣候的影響,尤其是對(duì)北半球的影響應(yīng)該比較有限,不太可能出現(xiàn)諸如1815年印尼坦博拉火山噴發(fā)時(shí)的“無夏之年”現(xiàn)象。

記者:大家關(guān)心,在中國境內(nèi),可能發(fā)生在這樣的火山噴發(fā)嗎?我們有沒有什么預(yù)警監(jiān)測(cè)手段?

范興利:中國境內(nèi)也有活火山,這里活火山指的是近一萬年來有過噴發(fā)活動(dòng)的火山(也稱全新世火山),其中潛在噴發(fā)危險(xiǎn)性最強(qiáng)的當(dāng)屬位于中朝邊境的長白山火山。

長白山火山是一座規(guī)模巨大的板內(nèi)層狀復(fù)式活火山,地質(zhì)歷史上發(fā)生過多次噴發(fā)。公元946年,也就是后晉時(shí)期,長白山火山發(fā)生的一次“千年大噴發(fā)”被認(rèn)為是近2000年來的最大火山噴發(fā)事件之一。此次噴發(fā)摧毀了方圓50公里半徑內(nèi)的森林,其飄散的火山灰貫穿了中國東北、俄羅斯遠(yuǎn)東地區(qū)、朝鮮半島和日本海,甚至在北極格陵蘭島的冰芯中都有記錄。

繼“千年大噴發(fā)”之后,長白山火山至少又在 1413、1668、1702 和 1903 年發(fā)生過幾次小規(guī)模噴發(fā)活動(dòng)。

2002-2005 年間,增強(qiáng)的火山地震活動(dòng)性、GPS 和水準(zhǔn)監(jiān)測(cè)觀察到的地表隆起、溫泉?dú)怏w地球化學(xué)異常以及衛(wèi)星熱紅外遙感監(jiān)測(cè)到的熱異常,均表明長白山火山有巖漿活動(dòng)的跡象。近年來有關(guān)長白山火山是否存在潛在噴發(fā)危險(xiǎn)的討論,也引起了國內(nèi)外研究學(xué)者的廣泛關(guān)注。

這是我國境內(nèi)活火山的監(jiān)測(cè)分布圖。多種監(jiān)測(cè)手段包括地震、重力、形變、流體等都被用于這些活動(dòng)火山的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中。

中國活火山監(jiān)測(cè)分布圖

目前,以長白山天池火山為代表的6處活火山,已被納入中國火山監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)。它們分別是吉林長白山火山、龍崗火山、黑龍江五大連池火山、鏡泊湖火山、云南騰沖火山和海南瓊北火山。

隨著國力的增強(qiáng)和火山研究程度的提高,今后中國境內(nèi)將有更多的活火山受到監(jiān)測(cè)。

(受訪者供圖)

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