湯加火山噴發(fā)及其影響

劉嘉麒

湯加海溝位于太平洋中南部湯加群島以東（南緯22度零分，西經(jīng)173度零分），北起薩摩亞群島，南接克馬德克海溝，全長(zhǎng)1375千米，寬約80千米。

湯加是南太平洋中的一個(gè)小國(guó)，由170多個(gè)島嶼組成，國(guó)土面積為747平方千米，人口10.4萬(wàn)。北京時(shí)間2022年1月15日，該國(guó)的洪阿哈阿帕伊島火山（南緯20.536°，西經(jīng)175.382°）激烈噴發(fā)，同時(shí)引發(fā)強(qiáng)烈的地震、海嘯，造成湯加全境網(wǎng)絡(luò)和通信信號(hào)一度中斷，給當(dāng)?shù)睾袜徑貐^(qū)造成很大危害，對(duì)局地生態(tài)環(huán)境和氣候也產(chǎn)生一定影響……這一消息震驚了整個(gè)世界。

為什么湯加會(huì)發(fā)生如此強(qiáng)烈的火山噴發(fā)？

火山噴發(fā)與其所處的地質(zhì)環(huán)境有著密切關(guān)系。湯加火山屬于湯加-克馬德克群島火山弧的一部分，該火山弧處于太平洋板塊和大洋洲板塊的結(jié)合部（通常，兩個(gè)不同板塊的銜接之處都是地質(zhì)構(gòu)造活動(dòng)比較強(qiáng)烈的地方）。這里有地球第二深的湯加海溝（湯加海溝深達(dá)10882米，僅次于位于日本東部的世界第一深的馬里亞納海溝11034米），板塊俯沖帶在那里通過(guò)。這里的地質(zhì)構(gòu)造活動(dòng)相當(dāng)強(qiáng)烈，而火山噴發(fā)和地震活動(dòng)是地質(zhì)構(gòu)造活動(dòng)的主要表現(xiàn)形式，所以這里經(jīng)常發(fā)生火山噴發(fā)和地震。近年來(lái)，洪阿哈阿帕伊火山多次噴發(fā)，能在地表監(jiān)測(cè)到的火山噴發(fā)就有2009年、2014年和2021年的幾次，只是前幾次噴發(fā)沒(méi)有這次這么強(qiáng)烈。

湯加海溝構(gòu)造圖

這次湯加火山噴發(fā)規(guī)模比較大，級(jí)別不低。火山噴發(fā)通常分8個(gè)級(jí)別。根據(jù)現(xiàn)有資料，我認(rèn)為，這次湯加火山噴發(fā)指數(shù)在5級(jí)左右，處于中等水平。即便如此，這次也是近30多年來(lái)人類能觀察到的地球上最強(qiáng)的一次火山噴發(fā)。20世紀(jì)僅僅發(fā)生過(guò)兩次規(guī)模相當(dāng)?shù)幕鹕絿姲l(fā)：一次是1991年菲律賓皮納圖博火山爆發(fā)，是離現(xiàn)在最近的一次大規(guī)模噴發(fā)，火山噴發(fā)指數(shù)達(dá)到6級(jí);另一次是1980年美國(guó)圣海倫火山噴發(fā)。

這次湯加火山噴發(fā)造成的危害是比較廣泛的，主要是引發(fā)了地震和海嘯。地震對(duì)距離800千米以外的斐濟(jì)都有明顯影響，更遠(yuǎn)的地方也有震感;湯加火山噴發(fā)了還引發(fā)了泛太平洋范圍的海嘯，距離湯加火山較近的瓦努阿圖、新西蘭北島沿岸和1萬(wàn)千米以外的智利沿岸都監(jiān)測(cè)到超過(guò)1.5米的海嘯波;美國(guó)的夏威夷群島、日本九州島沿岸也監(jiān)測(cè)到1米左右的海嘯波。

這次湯加火山噴發(fā)是海底火山噴發(fā)，那里的海水至少有幾千米深，火山噴出的巖漿、火山灰和氣體，首先要受到海水的阻攔、降溫，被海水稀釋或吸收，這在一定程度上降低了火山的爆發(fā)力和危害性。即便如此，這次火山噴發(fā)的火山灰還是通過(guò)水體沖上了20千米高空，并引起了比較強(qiáng)烈的地震和較大范圍的海嘯，說(shuō)明這次噴發(fā)規(guī)模仍然較大。不過(guò)，熾熱的巖漿、火山灰和火山氣體會(huì)使海水迅速沸騰、蒸發(fā)和“爆炸”，因此，在空中看到的巨大火山云團(tuán)，多是水蒸氣。

湯加海底火山噴發(fā)還引起比較強(qiáng)烈的地震和較大范圍的海嘯

火山噴發(fā)可能對(duì)氣候造成兩方面的影響。

一方面，火山噴發(fā)會(huì)引發(fā)導(dǎo)致局部地區(qū)降溫、多雨的“陽(yáng)傘作用”。火山噴出大量的火山灰和火山氣體，會(huì)在高空形成氣溶膠層，好像在空中打了一把傘。“陽(yáng)傘”會(huì)阻擋太陽(yáng)輻射，使地球表面接收的太陽(yáng)熱量減少，氣溫就可能會(huì)降低，陰雨天就可能增多。就這次湯加火山噴發(fā)來(lái)講，雖然“陽(yáng)傘作用”會(huì)引起局部地區(qū)一段時(shí)間內(nèi)降溫多雨，但并不足以對(duì)全球氣候產(chǎn)生決定性影響。

氣候是天氣變化的總和，長(zhǎng)時(shí)間的天氣累積叫氣候，我們一般都說(shuō)“天氣預(yù)報(bào)”，預(yù)報(bào)三五天沒(méi)問(wèn)題，要是預(yù)報(bào)三五個(gè)月，恐怕就不靈了。這次火山噴發(fā)可能對(duì)天氣產(chǎn)生影響，但不會(huì)對(duì)氣候產(chǎn)生影響。因此，所謂“火山噴發(fā)會(huì)緩解全球氣候變暖”的說(shuō)法似有夸大。美國(guó)宇航局的記錄也表明，自1880年以來(lái)，全球經(jīng)歷了數(shù)次大規(guī)模的火山噴發(fā)，但等級(jí)均在6級(jí)以內(nèi)。雖然大規(guī)模火山噴發(fā)后，常伴隨著全球氣溫回落，但從長(zhǎng)時(shí)間來(lái)看，火山爆發(fā)導(dǎo)致的氣溫波動(dòng)幅度與其他時(shí)期氣溫的波動(dòng)并不存在顯著差異。

另一方面，火山噴發(fā)會(huì)引發(fā)由于溫室氣體增加導(dǎo)致局部增溫形成的“溫室作用”。火山噴發(fā)能在地表上空形成一個(gè)溫室氣體層。溫室氣體層會(huì)使地球表面釋放的熱量很難擴(kuò)散到更高的空間，使局部地區(qū)增溫，進(jìn)而產(chǎn)生溫室效應(yīng)。

這次湯加火山噴發(fā)對(duì)氣候的影響，應(yīng)該是以“陽(yáng)傘作用”為主，“溫室作用”并不明顯，對(duì)氣候的影響也是短期的。有人擔(dān)心，會(huì)不會(huì)像1815年坦博拉火山噴發(fā)那樣，造成“無(wú)夏之年”？我認(rèn)為，這是不可能的。因?yàn)闇踊鹕降膰姲l(fā)規(guī)模比坦博拉火山噴發(fā)規(guī)模小得多，不會(huì)對(duì)全球氣候產(chǎn)生明顯影響。

“陽(yáng)傘作用”示意圖

此次火山噴發(fā)引發(fā)的海嘯和噴出的火山灰是否會(huì)對(duì)我國(guó)產(chǎn)生影響？

海嘯對(duì)我國(guó)不會(huì)有明顯的影響。因?yàn)檫@次火山噴發(fā)規(guī)模不算太大，距離我國(guó)也太遠(yuǎn)（近萬(wàn)千米），即使海嘯傳過(guò)來(lái)，也已是“強(qiáng)弩之末”，力量已大大減弱。何況在我國(guó)大陸的外圍還有一個(gè)從菲律賓到日本的島弧鏈，它對(duì)海嘯起著阻擋屏蔽作用，使海嘯幾乎不能直接到達(dá)我國(guó)大陸，僅對(duì)我國(guó)臺(tái)灣島會(huì)有一定影響。

湯加火山噴發(fā)釋放出大量火山灰和氣體，這對(duì)生態(tài)環(huán)境、建筑和人們的生活都會(huì)造成較大危害。我曾經(jīng)在火山噴發(fā)現(xiàn)場(chǎng)考察過(guò)，親身感受是，火山灰彌漫，什么也看不見。火山氣體含有一氧化碳、二氧化碳和硫化氫等物質(zhì)，其中一些是有毒的，對(duì)生物有毒害作用。在火山區(qū)，如果你沒(méi)有戴防毒面具，吸多了這些毒氣，就會(huì)中毒，即使離火山較遠(yuǎn)，也會(huì)感覺難受。火山灰落到地面上會(huì)破壞植被生態(tài)，甚至危害人的生命安全。像公元79年的意大利維蘇威火山噴發(fā)，幾米厚的火山灰把一個(gè)龐貝城全埋在里面了，不少人因此殞命。按照這次火山噴發(fā)的報(bào)道，火山灰地面覆蓋厚度為三至五厘米，即使再厚一點(diǎn)，也不會(huì)對(duì)人造成大的傷害。真正能飄到中國(guó)來(lái)的火山灰，即使有，也是微乎其微，所以，對(duì)我國(guó)幾乎沒(méi)有什么影響。

目前地球正處于一個(gè)地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)相對(duì)比較活躍的時(shí)期，從20世紀(jì)后半葉到21世紀(jì)初的四五十年時(shí)間里，火山噴發(fā)和地震的頻率、強(qiáng)度都會(huì)有明顯增加。有一位日本學(xué)者說(shuō)2034年長(zhǎng)白山火山要噴發(fā)，對(duì)此我持懷疑態(tài)度，但也不否定長(zhǎng)白山火山將來(lái)會(huì)噴發(fā)。因?yàn)樗?000年前發(fā)生過(guò)大噴發(fā)，比這次湯加火山噴發(fā)的規(guī)模還大，原來(lái)噴發(fā)的地質(zhì)背景依然存在，所以它具備再噴發(fā)的條件。

火山噴發(fā)理論上是可以預(yù)測(cè)的，尤其是陸地上的火山噴發(fā)，已經(jīng)有過(guò)比較成功的預(yù)測(cè)，而對(duì)于海底火山噴發(fā)的監(jiān)測(cè)預(yù)警，就全球而言，仍存在較多技術(shù)困難。

自然災(zāi)害不分國(guó)界，應(yīng)該做到及時(shí)預(yù)測(cè)、防范和應(yīng)對(duì)。火山噴發(fā)預(yù)測(cè)和地震預(yù)測(cè)一樣，主要包括三個(gè)參數(shù)：時(shí)間、地點(diǎn)和強(qiáng)度。與地震不同，陸地火山噴發(fā)的地點(diǎn)、時(shí)間和強(qiáng)度現(xiàn)在基本上能掌握，但對(duì)海底火山還達(dá)不到準(zhǔn)確預(yù)測(cè)的水平。現(xiàn)在地球科學(xué)正在向著深空、深地和深海發(fā)展，火山作用與這三個(gè)方面都密切相關(guān)，所以我們應(yīng)該在這方面下大功夫。

長(zhǎng)白山火山原來(lái)噴發(fā)的地質(zhì)背景依然存在，所以它具備再噴發(fā)的條件