汤加火山爆发不会带来无夏之年

2022年1月15日凌晨格林威治时间4点10分 (北京时间当日中午12点10分,汤加时间当日下午5点10分),位于南太平洋岛国汤加境内的水下火山Hunga Tonga继14日开始喷发后,又发生了剧烈喷发。

火山学家们把这次喷发称为“21世纪至今最剧烈的火山喷发”:引发的地震达到里氏5.8级,并且罕见地引起了海啸,使得太平洋沿岸的国家(比如斐济,澳大利亚,日本和美国) 纷纷响起海啸预警。

这次让汤加几乎举国失联的火山,到底是个什么来头?这次喷发,真的意味着地球已经或即将趋于紊乱吗?

太长不看版

汤加火山已苏醒?这么多年它也没睡呀。另外它叫“汤加火山喷发”火山——这还是简称。

这次汤加火山喷发是7级?没喷完,不能确认。

会带来1991年菲律宾火山导致的无夏之年?科学家说:差得有点远。

虽然但是,火山灰也够麻烦了。

汤加火山已苏醒?

这么多年它也没睡呀

汤加一直是地震与火山多发的国家。因为它的地理位置特殊,恰好位于太平洋板块和印度-澳洲板块之间的“汇聚型板块边界”上,也是地球上火山地震最活跃的环太平洋火弧上,地质活动十分活跃。

最近“搞事情”的火山,全名是Hunga Tonga-Hunga Ha'apai火山,位于汤加首都以北叫做Hunga Tonga和Hunga Ha'apai的两座岛之间)——在汤加语中,“Hunga”就是“火山喷发”的意思。

一座岛的名字叫“火山喷发”,顾名思义,大概也能猜出它几分来头:它是一座由火山喷发后的山顶塌陷形成的火山,因为火山顶上通常有一个大坑,所以也叫“破火山口式”火山(caldera)。

另外也就是说,这座火山的简称Hunga Tonga的字面意思就是“汤加火山喷发”……这次喷发的是“汤加火山喷发”火山。

与盾状火山和复合式火山相比,破火山口火山的岩浆体系通常比较大,喷发规模较大,喷发周期也较长(多为百年及以上):通常需要先经历一系列小型喷发,直到位于地下的岩浆积攒到一次剧烈喷发,岩浆房(可以近似看成一个纸箱子)在短时间内喷出大量岩浆,之后“纸壳”无法承受顶上岩石的重量,最终使山顶塌陷,从而形成一个破火山口。

Hunga tonga-Hunga Ha'apai破火山口结构示意图。黑色虚线表示破火山口范围丨theconversation.com

Hunga tonga-Hunga Ha'apai破火山口结构示意图。黑色虚线表示破火山口范围丨theconversation.com

当破火山口体系趋于稳定后,火山的喷发就会要么停止,要么规模变得很小。例如,意大利的坎皮佛莱格瑞火山,曾在过去1万年内每隔几十到一百多年便喷发一次,但自1538年最后一次VEI3喷发起,至今未再喷发,标志着岩浆体系达到了相对稳定的状态。

这次喷发的汤加火山,上一次剧烈喷发的时间不能完全确定。有一种说法是发生在近1000年之前,这一年龄是新西兰奥克兰大学的Shane Cronin 教授及合作者通过对该火山喷落到几十公里远处的火山灰进行碳14定年获得的。

汤加火山喷发达到7级?带来无夏之年?火山科学家可没这么说

今天,“汤加火山已苏醒”一度占据了热搜榜首。但问题是:千年前的剧烈喷发之后,汤加火山并未睡着

20世纪以来,这里发生过4次记录在册的喷发,分别发生在1912年、1988年、2009年和2014-2015年。和最近这次喷发不同,那4次都是小规模喷发,并未引起特别大的灾害。

图丨Google Earth卫星图像

图丨Google Earth卫星图像

根据Google earth pro的卫星图像,汤加火山的形态在过去十年内仍然在随着喷发的进行而发生变化,尤其是2015年喷发以后,在前文提到的两岛中间出现了一个新的火山锥,应该也是本次喷发喷出的地方。

这次汤加火山爆发是多少级?

目前还不能确认

这次汤加火山爆发后,网上有很多关于它的讨论(流言),比如下图——

汤加火山喷发达到7级?带来无夏之年?火山科学家可没这么说

再比如下图,直接明确了“到达7级”——

汤加火山喷发达到7级?带来无夏之年?火山科学家可没这么说

这个截图中罗列的其他深远影响目前尚不能判断。我只能说:看起来最基础的“1”,关于汤加火山的喷发等级,是错误的——因为没有任何官方数据表明此次汤加火山喷发的VEI级会是几级

火山喷发规模,确实通常以VEI(火山爆发指数)来表示。目前,火山爆发指数VEI最低为0级,最高为8级。

VEI主要以喷发产物来衡量,包括:

(1)喷出物质(包括熔岩流,火山碎屑,火山灰等各种喷发产物)的总体积;

(2)喷出气柱的高度;

(3)喷发持续的时间。

喷出物质的总体积是目前最广泛使用的VEI级数判定标准:

小于1万立方米的,属于VEI 0级;

超过1万,属于VEI 1级;

VEI 2级则要求是1级的100倍,也就是达到100万立方米;

之后,VEI级数每升高一级,喷出物的总体积值需要提高10倍。

不同VEI级别的火山喷发。目前为止VEI达到8级的喷发都发生在距今至少2万年之前,VEI 8级喷发在我们的有生之年发生的概率极小。丨geology.com

不同VEI级别的火山喷发。目前为止VEI达到8级的喷发都发生在距今至少2万年之前,VEI 8级喷发在我们的有生之年发生的概率极小。丨geology.com

回到这次汤加火山,不管是6级还是7级,都不是眼下就可以得出的结论。因为判断火山喷发的规模与判断地震规模,并不是同一个概念

地震发生时,能量几乎在地壳破裂的一瞬间全部释放,因此可以立即测出地震的震级;

而火山喷发时,也会相伴发生地震,能量会随喷发产物的喷出而逐渐释放,只有当喷发结束后或接近尾声时才能确定其规模或VEI指数

目前,汤加火山的此次喷发似乎并没有停下来的趋势,因此从理论上来说,无法立刻判断VEI级数。

这次汤加火山喷发,

会带来“无夏之年”?

网传的信息中,还提到一点:

这次汤加火山喷发,比菲律宾那次还要严重。

看起来,“菲律宾那次”应该是指1991年春天的菲律宾皮纳图博火山喷发。那次喷发造成1991和1992年全球平均气温在两年内比以往平均冷上0.5摄氏度

皮纳图博火山喷发后的大气层(航天飞机在1991年8月8日南美上空拍摄)丨NASA

皮纳图博火山喷发后的大气层(航天飞机在1991年8月8日南美上空拍摄)丨NASA

根据数据记录,菲律宾皮纳图博火山喷发的VEI级数为6级,喷发气柱达到40公里高,使得喷发释放的大量二氧化硫得以进入平流层,从而传播到世界各地的大气层中。

相比之下,汤加火山这次喷发的气柱也就20多公里。而且,汤加火山的岩浆体系比皮纳图博的硫含量更低(酸性可能更低)、而且有很大部分在水下喷发,不排除有一部分火山气体会被海水溶解,汤加火山能够释放的二氧化硫当量也应该不会超过皮纳图博。

“二氧化硫”是火山喷发后影响气温最关键的因素之一。二氧化硫火山气柱/云团中与其他成分反应形成硫酸及其他能够反射阳光的化合物,从而降低当地的气温。当火山释放的二氧化硫达到一定量,就会影响气温,而且二氧化硫越多,降温作用越明显

当年菲律宾火山向大气中排放的二氧化硫大约有2000万吨,那这次汤加火山呢?

汤加火山喷发达到7级?带来无夏之年?火山科学家可没这么说

根据密歇根理工大学火山学家Simon Carn教授1月17日凌晨2点(格林威治时间)的推文,他引用了美国航空航天局NASA卫星测量数据,指出:截止16日,汤加火山喷发释放的二氧化硫含量为420.53千吨。

也就是说,目前汤加火山的二氧化硫释放量仅相当于皮纳图博的2%,如果后期不再有大规模爆发,接下来产生全球性影响的概率很低,因此,这次汤加火山的喷发很难达到当年菲律宾火山导致的“全球降温0.5摄氏度”。

相比起来,汤加火山的这一次喷发,更类似于1883年印尼喀拉喀托火山的爆发,有相似的强烈火山地震、海啸和露出海平面的火山垮塌沉入海洋中,但未必能引起所谓“无夏之年”, 至于还会引发更多的地球系统紊乱,更是没有依据。

虽然但是……

火山灰也足够糟糕了……

综合下来,这次汤加火山喷发的最大特点,大概就是喷出了大量的火山灰。虽然还不能完全统计爆发的级数,但目前看来,这些火山灰带来的麻烦,也足够棘手了。

根据报道,16日喷发时产生的火山灰云团高达十几公里,使得从新西兰赶来营救的飞机都难以降落。

这是因为,出于安全考虑,飞机不能在火山灰密集的地方飞行。因为火山灰一旦进入飞机引擎内,可能导致引擎过热、失控,非常危险。2011年冰岛火山的VEI4级喷发也曾产生大量火山灰,被风吹向欧洲大陆,使得几个月内欧洲-美洲的很多重要航线被迫关闭 。

此外,火山灰还可能影响通讯:它的导电性和腐蚀性,可以使露天架设的电线短路。这次,汤加境内的通讯在喷发开始时被切断,目前大多数通讯还没有恢复——这其中,很可能就包括火山灰的影响。

另外,这些火山灰,会对当地和受到波及的地区的居民生活产生直接的影响,包括:堆积在建筑屋顶的火山灰,累积到一定厚度后,可能是建筑产生裂缝,甚至倒塌;还可能污染当地水源,形成酸雨,短时间影响当地气温等等。

汤加火山喷发达到7级?带来无夏之年?火山科学家可没这么说

还有就是,看到上图时想起来:火山灰温度可达两三百摄氏度,而且具有腐蚀性,万一落到身上会容易造成烧伤。

一手影像资料诚可贵,但是,如果你或你的朋友在这次汤加火山灰会波及的地区——

尽量待在室内或提醒对方待在室内;另外,因为火山喷发物有可能污染水源,因此,在距离火山喷发比较近的地区,尽量不要饮用自来水,注意检查生活用水的质量

参考文献

[1]Forni, F., Degruyter, W., Bachmann, O., De Astis, G, and Mollo, S. (2018) Long-term magmatic evolution reveals the beginning of a new caldera cycle at Campi Flegrei, Science Advances, 4 (11),eaat9401. DOI: 10.1126/sciadv.aat9401.

[2]https://theconversation.com/why-the-volcanic-eruption-in-tonga-was-so-violent-and-what-to-expect-next-175035

[3]https://www-science-org.ezp.lib.cam.ac.uk/content/article/massive-volcanoes-could-cool-earth-more-warming-world

[4]https://www.aljazeera.com/news/2022/1/16/tsunami-threat-recedes-volcano-ash-hinders-response-in-tonga

[5]https://www.theguardian.com/world/2011/may/22/iceland-grimsvotn-volcano-shuts-airport

作者:李蔚然

编辑:麦芽杨

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