湯加火山噴發達到7級？帶來無夏之年？火山科學家可沒這麼説_風聞

出處 | 果殼（Guokr42）

2022年1月15日凌晨格林威治時間4點10分 (北京時間當日中午12點10分，湯加時間當日下午5點10分)，位於南太平洋島國湯加境內的水下火山Hunga Tonga繼14日開始噴發後，又發生了劇烈噴發。

火山學家們把這次噴發稱為“21世紀至今最劇烈的火山噴發”：引發的地震達到里氏5.8級，並且罕見地引起了海嘯，使得太平洋沿岸的國家(比如斐濟，澳大利亞，日本和美國) 紛紛響起海嘯預警。

這次讓湯加幾乎舉國失聯的火山，到底是個什麼來頭？這次噴發，真的意味着地球已經或即將趨於紊亂嗎？

太長不看版

湯加火山已甦醒？這麼多年它也沒睡呀。另外它叫“湯加火山噴發”火山——這還是簡稱。

這次湯加火山噴發是7級？沒噴完，不能確認。

會帶來1991年菲律賓火山導致的無夏之年？科學家説：差得有點遠。

雖然但是，火山灰也夠麻煩了。

湯加火山已甦醒？

這麼多年它也沒睡呀

湯加一直是地震與火山多發的國家。因為它的地理位置特殊，恰好位於太平洋板塊和印度-澳洲板塊之間的“匯聚型板塊邊界”上，也是地球上火山地震最活躍的環太平洋火弧上，地質活動十分活躍。

最近“搞事情”的火山，全名是Hunga Tonga-Hunga Ha’apai火山，位於湯加首都以北叫做Hunga Tonga和Hunga Ha’apai的兩座島之間）——**在湯加語中，“Hunga”就是“火山噴發”**的意思。

一座島的名字叫“火山噴發”，顧名思義，大概也能猜出它幾分來頭：它是一座由火山噴發後的山頂塌陷形成的火山，因為火山頂上通常有一個大坑，所以也叫**“破火山口式”火山**（caldera）。

另外也就是説，這座火山的簡稱Hunga Tonga的字面意思就是“湯加火山噴發”……這次噴發的是“湯加火山噴發”火山。

與盾狀火山和複合式火山相比，破火山口火山的岩漿體系通常比較大，噴發規模較大，噴發週期也較長（多為百年及以上）：通常需要先經歷一系列小型噴發，直到位於地下的岩漿積攢到一次劇烈噴發，岩漿房（可以近似看成一個紙箱子）在短時間內噴出大量岩漿，之後“紙殼”無法承受頂上岩石的重量，最終使山頂塌陷，從而形成一個破火山口。

Hunga tonga-Hunga Ha’apai破火山口結構示意圖。黑色虛線表示破火山口範圍丨theconversation.com

當破火山口體系趨於穩定後，火山的噴發就會要麼停止，要麼規模變得很小。例如，意大利的坎皮佛萊格瑞火山，曾在過去1萬年內每隔幾十到一百多年便噴發一次，但自1538年最後一次VEI3噴發起，至今未再噴發，標誌着岩漿體系達到了相對穩定的狀態。

這次噴發的湯加火山，上一次劇烈噴發的時間不能完全確定。有一種説法是發生在近1000年之前，這一年齡是新西蘭奧克蘭大學的Shane Cronin 教授及合作者通過對該火山噴落到幾十公里遠處的火山灰進行碳14定年獲得的。

今天，“湯加火山已甦醒”一度佔據了熱搜榜首。但問題是：千年前的劇烈噴發之後，湯加火山並未睡着。

20世紀以來，這裏發生過4次記錄在冊的噴發，分別發生在1912年、1988年、2009年和2014-2015年。和最近這次噴發不同，那4次都是小規模噴發，並未引起特別大的災害。

圖丨Google Earth衞星圖像

根據Google earth pro的衞星圖像，湯加火山的形態在過去十年內仍然在隨着噴發的進行而發生變化，尤其是2015年噴發以後，在前文提到的兩島中間出現了一個新的火山錐，應該也是本次噴發噴出的地方。

這次湯加火山爆發是多少級？

目前還不能確認

這次湯加火山爆發後，網上有很多關於它的討論（流言），比如下圖——

再比如下圖，直接明確了“到達7級”——

這個截圖中羅列的其他深遠影響目前尚不能判斷。我只能説：看起來最基礎的“1”，關於湯加火山的噴發等級，是錯誤的——因為沒有任何官方數據表明此次湯加火山噴發的VEI級會是幾級。

火山噴發規模，確實通常以VEI（火山爆發指數）來表示。目前，火山爆發指數VEI最低為0級，最高為8級。

VEI主要以噴發產物來衡量，包括：

（1）噴出物質（包括熔岩流，火山碎屑，火山灰等各種噴發產物）的總體積；

（2）噴出氣柱的高度；

（3）噴發持續的時間。

噴出物質的總體積是目前最廣泛使用的VEI級數判定標準：

小於1萬立方米的，屬於VEI 0級；

超過1萬，屬於VEI 1級；

VEI 2級則要求是1級的100倍，也就是達到100萬立方米；

之後，VEI級數每升高一級，噴出物的總體積值需要提高10倍。

不同VEI級別的火山噴發。目前為止VEI達到8級的噴發都發生在距今至少2萬年之前，VEI 8級噴發在我們的有生之年發生的概率極小。丨geology.com

回到這次湯加火山，不管是6級還是7級，都不是眼下就可以得出的結論。因為判斷火山噴發的規模與判斷地震規模，並不是同一個概念：

地震發生時，能量幾乎在地殼破裂的一瞬間全部釋放，因此可以立即測出地震的震級；

而火山噴發時，也會相伴發生地震，能量會隨噴發產物的噴出而逐漸釋放，只有當噴發結束後或接近尾聲時才能確定其規模或VEI指數。

目前，湯加火山的此次噴發似乎並沒有停下來的趨勢，因此從理論上來説，無法立刻判斷VEI級數。

這次湯加火山噴發，

會帶來“無夏之年”？

網傳的信息中，還提到一點：

這次湯加火山噴發，比菲律賓那次還要嚴重。

看起來，“菲律賓那次”應該是指1991年春天的菲律賓皮納圖博火山噴發。那次噴發造成1991和1992年全球平均氣温在兩年內比以往平均冷上0.5攝氏度。

皮納圖博火山噴發後的大氣層（航天飛機在1991年8月8日南美上空拍攝）丨NASA

根據數據記錄，菲律賓皮納圖博火山噴發的VEI級數為6級，噴發氣柱達到40公里高，使得噴發釋放的大量二氧化硫得以進入平流層，從而傳播到世界各地的大氣層中。

相比之下，湯加火山這次噴發的氣柱也就20多公里。而且，湯加火山的岩漿體系比皮納圖博的硫含量更低（酸性可能更低）、而且有很大部分在水下噴發，不排除有一部分火山氣體會被海水溶解，湯加火山能夠釋放的二氧化硫當量也應該不會超過皮納圖博。

“二氧化硫”是火山噴發後影響氣温最關鍵的因素之一。二氧化硫火山氣柱/雲團中與其他成分反應形成硫酸及其他能夠反射陽光的化合物，從而降低當地的氣温。當火山釋放的二氧化硫達到一定量，就會影響氣温，而且二氧化硫越多，降温作用越明顯。

當年菲律賓火山向大氣中排放的二氧化硫大約有2000萬噸，那這次湯加火山呢？

根據密歇根理工大學火山學家Simon Carn教授1月17日凌晨2點（格林威治時間）的推文，他引用了美國航空航天局NASA衞星測量數據，指出：截至16日，湯加火山噴發釋放的二氧化硫含量為420.53千噸。

也就是説，目前湯加火山的二氧化硫釋放量僅相當於皮納圖博的2%，如果後期不再有大規模爆發，接下來產生全球性影響的概率很低，因此，這次湯加火山的噴發很難達到當年菲律賓火山導致的“全球降温0.5攝氏度”。

相比起來，湯加火山的這一次噴發，更類似於1883年印尼喀拉喀托火山的爆發，有相似的強烈火山地震、海嘯和露出海平面的火山垮塌沉入海洋中，但未必能引起所謂“無夏之年”， 至於還會引發更多的地球系統紊亂，更是沒有依據。

雖然但是……

火山灰也足夠糟糕了……

綜合下來，這次湯加火山噴發的最大特點，大概就是噴出了大量的火山灰。雖然還不能完全統計爆發的級數，但目前看來，這些火山灰帶來的麻煩，也足夠棘手了。

根據報道，16日噴發時產生的火山灰雲團高達十幾公里，使得從新西蘭趕來營救的飛機都難以降落。

這是因為，出於安全考慮，飛機不能在火山灰密集的地方飛行。因為火山灰一旦進入飛機引擎內，可能導致引擎過熱、失控，非常危險。2011年冰島火山的VEI4級噴發也曾產生大量火山灰，被風吹向歐洲大陸，使得幾個月內歐洲-美洲的很多重要航線被迫關閉 。

此外，火山灰還可能影響通訊：它的導電性和腐蝕性，可以使露天架設的電線短路。這次，湯加境內的通訊在噴發開始時被切斷，目前大多數通訊還沒有恢復——這其中，很可能就包括火山灰的影響。

另外，這些火山灰，會對當地和受到波及的地區的居民生活產生直接的影響，包括：堆積在建築屋頂的火山灰，累積到一定厚度後，可能使建築產生裂縫，甚至倒塌；還可能污染當地水源，形成酸雨，短時間影響當地氣温等等。

還有就是，看到上圖時想起來：火山灰温度可達兩三百攝氏度，而且具有腐蝕性，萬一落到身上會容易造成燒傷。

一手影像資料誠可貴，但是，如果你或你的朋友在這次湯加火山灰會波及的地區——

請儘量待在室內或提醒對方待在室內；另外，因為火山噴發物有可能污染水源，因此，在距離火山噴發比較近的地區，儘量不要飲用自來水，注意檢查生活用水的質量。

參考文獻

[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

編輯：麥芽楊

感謝北京大學地球與空間科學學院季建清教授對本文的幫助