一場毀滅性的火山爆發令太平洋島國湯加籠罩在火山灰之中,並被洪水淹沒,居民正在努力從中恢復,與此同時,科學家們正試圖更好地了解這次火山爆發對全球的影響。
他們已經知道一個關鍵問題的答案:儘管週六的洪阿火山爆發似乎是30年來世界上最大的一次,但它很可能不會像過去的一些大型火山爆發那樣,對全球氣候產生暫時的降溫效應。
但在事件發生後,世界部分地區的天氣可能會受到短期影響,無線電傳輸可能會遭到輕微干擾,包括全球定位系統使用的無線電傳輸。
爆發產生的衝擊波,以及它所引發海嘯的不尋常性質將使科學家們對這一事件進行多年的研究。不僅在太平洋,在大西洋、加勒比海和地中海也發現了海嘯。
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「並不是說我們不了解火山爆發和海嘯,」加州洪堡州立大學地球物理學榮休教授洛裡·鄧格勒說。「但是使用我們擁有的一系列現代儀器來見證它,這確實是前所未有的。」
這座水下火山的正式名稱為洪阿湯加-洪阿哈阿帕伊,它的爆發給該地區帶來了大量危險的火山灰,包括位於該地區以南約64公里的湯加首都努庫阿洛法。這座城市還經歷了1.2米高的海嘯,據報導,其他地方的海浪要更高。
政府稱這次火山爆發是「前所未有的災難」,儘管目前還難以充分確定損失的嚴重程度,因為爆發切斷了海底通訊電纜,火山灰迫使湯加機場關閉。
然而,在湯加之外,這次爆發的威力是顯而易見的。衛星照片顯示,爆發形成了灰塵、岩石、火山氣體和水蒸氣組成的雲團,直徑達數百公里,還有一團較小的氣體和碎片沖入大氣層約30公里。
1991年,菲律賓呂宋島的皮納圖博山。
1991年,菲律賓呂宋島的皮納圖博山。 Philippe Bourseiller/Hemis, via Alamy
一些火山學家將其與1883年印度尼西亞喀拉喀托火山的災難性爆發,以及最近的一次大規模爆發——1991年菲律賓的皮納圖博火山爆發——進行了比較。
皮納圖博火山爆發了幾天,將大約2000萬噸的二氧化硫氣體送入平流層或高層大氣。在那裡,氣體與水結合形成氣溶膠顆粒,反射和散射了部分太陽光線,使其無法照射到地面。
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這使得大氣溫度在數年內下降了約半攝氏度。(這也是一種有爭議的地球工程的機制:使用飛機或其他手段不斷向平流層注入二氧化硫,有意給地球降溫。)
紐西蘭奧克蘭大學的火山學家沙恩·克羅寧說,洪阿火山的爆發「與皮納圖博火山的爆發高峰期威力相當」。克羅寧曾研究過這座火山的早期爆發。
但是,洪阿火山的爆發只持續了大約10分鐘,隨後幾天,衛星傳感器測量到約40萬噸二氧化硫進入平流層。加州大學柏克萊分校的地球科學教授麥可·曼加格表示:「二氧化硫的釋放量比皮納圖博山等地要小得多。」
因此,除非洪阿火山再次爆發,並以同樣強烈的水平持續爆發(這被認為是不可能的),否則不會對全球產生降溫效應。
克羅寧說,這次火山爆發的威力部分與其位置有關,它位於水下約150米。當超熱的熔岩或岩漿撞擊到海水時,水立即變成蒸汽,使爆發擴大許多倍。如果它位於更深的地方,水壓就能阻止爆發。
他說,較淺的深度創造了完美的「幾乎恰到好處」的條件使爆發威力增加。
英格蘭巴斯大學的大氣物理學家科溫·賴特表示,這次爆炸在大氣中產生了一次衝擊波,這是迄今為止探測到的最不尋常的衝擊波之一。衛星讀數顯示波動遠遠超出了平流層,高達96公里,並以每小時960多公里的速度在世界範圍內傳播。
氣象衛星圖像中的洪阿湯加·洪阿哈阿帕伊火山噴發。
氣象衛星圖像中的洪阿湯加·洪阿哈阿帕伊火山噴發。 NOAA/Cira/Rammb, via Reuters
「我們看到了一個巨大的波動,這是我們在使用了20年的數據中所見過最大的,」賴特說。「我們從未見過像這樣真的覆蓋了整個地球的東西。它來自火山,這當然也是前所未見的。」
當爆炸的力量將大量空氣向外和向上推到大氣中時就會產生這樣的波動。但隨後重力將其向下拉。然後它再次上升,這種上下振蕩繼續,產生一波交替的高低壓,從爆炸源向外移動。
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賴特說,儘管波動發生在大氣中的高處,但它也許會對靠近地表的天氣模式產生短期效應,這種效應可能由受到影響的急流間接引發。
「我們不太清楚,」他說。「我們希望看看接下來幾天會發生什麼。它可能只是擴散,而不是相互作用。」
賴特說,由於衝擊波非常高,可能還會對全球定位系統衛星的無線電傳輸和信號產生輕微影響。
大氣壓力波也可能對異常海嘯的發生發揮了作用。
海嘯是由水的快速置換產生的,通常是由岩石和土壤的運動引起的。大型水下斷層在地震中移動時會產生海嘯。
火山也會引發海嘯。在這種情況下,水下爆炸和火山口的坍塌可能導致了位移。或者火山的一側可能變得不穩定並坍塌,都會引發海嘯。
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但科學家說,這只能解釋淹沒湯加的當地海嘯。夏威夷大學馬諾阿分校附屬機構研究員、曾在太平洋海嘯預警中心工作的傑拉德·弗萊爾說,通常情況下,「你會認為這種能量會隨著距離的增加而減弱。」
但這一事件在日本、智利和美國西海岸產生了與當地大小大致相同的海嘯,並持續了數小時,並最終在世界其他地方的內灣產生了小型海嘯。
這表明當它在大氣層中穿過時,壓力波可能對海洋產生了影響,導致它也發生了振蕩。
仍需要數週或數月的數據分析才能確定是否發生了這種情況,但一些研究人員表示,這是一個可能的解釋。
「我們知道大氣和海洋是相連接的,」鄧格勒說。「我們在大西洋看到了海嘯。它並不是繞過南美洲南端到達那裡的。」
「證據非常清楚,壓力波起了作用。問題是它的作用有多大。」