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NO.2130-汤加火山大喷发
作者：真果少年糕
校稿：朝乾 / 编辑：养乐多
据汤加地质局的消息，位于汤加首都努库阿洛法以北约65公里处洪阿哈阿帕伊岛附近的海底火山（南纬20.550°，西经 175.385°），于1月14日，15日两日连续喷发，喷发形成火山灰与蒸汽在太平洋海面形成“蘑菇云”，首都努库阿洛法也出现2米高的海啸。
在上图中找到汤加的位置
下图：很壮观的“蘑菇云”
（下图：汤加气象局 USGS）▼
截至1月16日，火山喷发已让环太平洋地区的多国拉起海啸警报。据外媒报道，包括新西兰、斐济、日本、加拿大、美国在内的多国，均发布海啸预警，提醒人们注意安全。
危险危险危险 （图：YouTube）▼
此外，联合国也发文称，将会高度关注此次火山喷发造成的衍生地质灾害，并随时准备提供人道主义支持。本次汤加海底火山引发的一系列连锁反应，已远超出了之前喷发的预期。
当火山遇上海啸
很多人对于汤加的印象，可能还停留在奥运会上油光满面、虎体猿臂的汤加代表团旗手皮塔·塔乌法托法。而这次波及环太平洋诸多地区的火山爆发，让这个存在感不高的小国——汤加，成为了世界的焦点。
他不只在夏季奥运会上这样
冬季奥运会开幕式上也是这样的
（2018年平昌冬奥会 图：shutterstock）▼
位于太平洋西南部的汤加王国，简称汤加，人口仅10.57 万（2020年），由汤加塔布、瓦瓦乌、哈派三大群岛和埃瓦、纽阿等173个大小不等的岛屿组成国家，面积748平方公里，不到北京面积的5%。
距离本次海底火山喷发最近的，是名为Hunga Tonga-Hunga Ha'apai的火山岛。而本次喷发的海底火山，则是一座高约 1800 米，宽约20千米的巨大火山。
虽然各方都以洪加（简称）火山岛给这次喷发命名
但它只是火山口的很小一部分，马仔而已啦
（底图：NASA）▼
汤加王国前首席地质学家戴维·塔平称，该火山在历史上也曾有过多次爆发。最近一次大规模喷发是在2014年底到2015年初，当时火山爆发产生的大量烟尘，造成了汤加空中交通的瘫痪。
2009年之前还是两个岛呢，洪加汤加和洪阿哈阿帕伊
09年的火山喷发导致它俩合并了
（1978年 图：NASA）▼
附近海域的海底火山喷发次数不算少
不过大部分都没啥影响，在海里自喷自吸了
（2017年 底图：NASA）▼
洪阿哈阿帕伊岛海底火山自去年12月20日后开始活跃，在今年1月11日后一度进入短暂休眠期，后于14日开始强烈喷发。由于目前汤加全国失去通信网络，与外界断联。汤加国内的具体人员伤亡以及设施损坏状况，还有待进一步确认。
1月13日，Himawari-8卫星捕捉到一次大规模喷发
（图：日本气象厅）▼
15日喷发产生的火山云体积更大
产生的冲击波快速向周围扩散
（图：CIMSS）▼
不过，据美国有线电视新闻网1月17日消息，新西兰政府已承诺将提供34万美元的救济物资和技术支持，国防军也将出动为汤加提供援助。我国也将会对汤加提供一定的国际救助。
由地下熔融物质和携带的固体碎屑物不断冲击而堆积形成的火山，多分布在板块交界处的洋中脊、大陆裂谷以及俯冲带上。此次在洪阿哈阿帕伊岛附近喷发的海底火山，也不例外。
作为马里亚纳俯冲系统的一份子
马里亚纳弧，就是著名的火山弧
遍布着热液喷出口 （图：NOAA）▼
本次喷发的海底火山处在太平洋板块和印度－澳大利亚板块构成的聚敛边界。据GPS观测数据显示，西南太平洋板块向汤加—克马德克岛弧移动速率最高达每年24厘米，是全球移动最快的板块之一。
板块交界处的汤加—克马德克地区，一直也都是全球大地震和火山高发区域，历史地震活动频繁。自1902年以来，共发生超过20次大地震和特大地震。
在图中找到汤加—克马德克地区
太平洋板块和印度－澳大利亚板块的交界地带▼
区域内分布有全长2800千米且世界深度第二的汤加－克马德克海沟（10800±10米）。海沟的两侧分布有多个海脊、海槽以及岛弧等高压低温变质带。伴随海沟而生的汤加-克马德克群岛火山弧，从新西兰东北向北一直延伸到斐济的俯冲带上，也以每年平均15厘米的速度向前推进。
这次事件的主角汤加就住在这条火山弧上
（图：NOAA）▼
这些来自地球内部，受到挤压碰撞后的高温岩浆与海水一同运动，产生一定的物理和化学反应，形成膨胀挤压力，让伴随着气态和液态物质沿着岩浆柱从有裂缝的地方喷发释放，形成火山喷发，并进一步导致了地震的发生。
处于汤加海脊北部偏西的海底火山西马塔
2009年喷发时的影像展现了海底火山喷发的真实姿态
（图：NOAA）▼
地震波搅动着深海，让海水产生剧烈起伏，形成强大的波浪，不断推进到沿海地带。随着近岸海域海水变浅，波高会因深度变浅而增高，进而对沿岸造成巨大破坏，就形成了海啸。
海啸通常由震源在海底500千米、震级6.0以上的海底地震所引起，其传播的速度与重力和震源深度有关。相对于波长几十米的风暴潮，海啸的波长非常长，可达到数百千米。波长越长，其在传播时能量衰减的速度就越慢，这也能让海啸保能，传递到几千公里外的海岸线。
在不同成因机制的海啸中，地震海啸占到了海啸发生频次的70%以上，而火山海啸虽仅占发生频次的不到6%，但其造成的人员伤亡人数却往往最高的。
从短期上看，火山喷发造成的巨大威力会引发巨大的海啸，给沿岸国家的造成人员伤亡和财产损失。但回顾历史上多次火山喷发事件就会发现，火山带来的影响远不止当下的房屋倒塌、火山灰覆盖那么简单，对将来也会产生深远影响。
16日，Terra卫星拍摄到的灰羽残留
汤加群岛和附近的一些小岛屿几乎不可见
（左滑长图 图：NASA）▼
当海底火山喷发
火山的内部不断积蓄能量，其喷发会释放出炙热的岩浆、大量含硫的挥发性成分以及火山灰等火山碎屑物质。对于火山爆发的强度，我们一般用火山爆发指数VEI（Volcanic Eruption Index）来进行描述，影响因子包括喷出物的体积、火山云状态以及一些定向和定量观测指标。
火山爆发指数▼
历史上发生在新西兰的陶波火山、美国西部的圣海伦火山以及印度尼西亚松巴哇岛上的坦博拉火山等地的火山爆发指数，均超过了VEI-6级。
而此次发生在汤加的火山喷发，指数或将达到VEI-5至VEI-6级（具体的级别还有待官方测定后公布）。过去1万年中，地球上发生VEI-5级（包括VEI-5级）以上的火山喷发次数不超过230次。
说是千年难遇似乎有点夸张了
不过“”百年难遇的大喷发”还是配得上的
（图：NOAA）▼
位于非洲板块和欧亚板块边界处，意大利南部那不勒斯的维苏威火山，是世界上最著名的活火山之一。在公元79年的喷发，火山爆发指数为VEI-5级，火山灰云柱直冲33千米高空，火山碎屑以每秒1.5百万吨的强度喷出。这次火山喷发，不仅摧毁了有两千多年历史的庞贝古城，也导致了近1.6万人丧生。
自那以后维苏威火山发生了多次喷发
通过多位艺术家的描绘，感受下欧洲最危险火山的“魅力”
（左滑查看多图 图：Wiki）▼
隔着那不勒斯湾望去，历经千年依旧巍峨的维苏威
和这座城市相伴，看似可靠，又充满危险
（图：壹图网）▼
值得注意的是，在全球正在喷发或将来可能喷发的1350座活火山中，很多都隐匿在我们看不见的大洋深处。相对于地面上的火山，海底火山很多时候并不被人们所熟知。然而，这是这些在暗涌中运筹帷幄的“喷火龙”，让这颗蓝色星球翻起惊涛骇浪。
网友说汤加火山喷发就像地球的青春痘爆了
看看这几张海底火山的图像，形容得很贴切！
（图：NOAA）▼
虽然都处深海之中，但火山们的性格却各不相同。有的常常发发小脾气，而有的平时安静，一旦发怒起来非常可怕。不过，它们也有一定的共性，能通过反复喷发而长高，待到露出水面的那一天，就是改名为火山岛的时候。位于印度尼西亚巽他海峡，拉卡塔岛附近的喀拉喀托火山，就是其中之一。
老喀拉喀托火山于1883年发生等级为VEI-6的大爆发，爆炸威力相当于广岛原子弹的1.2万倍。这次火山的爆发引发了海啸，造成了五万多人死亡。此外，老喀拉喀托火山的爆发也打破了大气循环的平衡，引发极端天气，让全球进入长达四年的“火山冬天”。
给自己喷得只剩残躯了，可见威力之大▼
爆发后的老喀拉喀托火山不断生长，逐渐成为Anak Krakatau（又称"喀拉喀托之子"）的火山岛，并持续生长。2018年12月22日，不安分的"喀拉喀托之子"再次爆发，并引发海啸。短短三日，就造成了430人死亡和14000多人受伤。
这次危机比本次颇受瞩目的汤加火山破坏力大多了
（图：壹图网）▼
位于菲律宾吕宋岛三描礼士、打拉和邦板牙三省交界处的皮纳图博火山于1991年喷发，当时的火山喷发指数达到了VEI-6级，且喷出有约100亿吨的岩浆和2千万吨的二氧化硫。这些悬浮在气体介质中中的含硫颗粒形成大量气溶胶，数月后变为硫酸雾，长时间散射太阳辐射，导致1991年到1993年全球平均气温下降了约0.3℃—0.5℃。
在1991年喷发之前被森林覆盖，还是很多土著的家园
一朝喷发臭名扬，火山灰，洪水，酸雨...破坏力极强
（图：美国国家档案馆）▼
可以看到，即使是火山停止喷发后，其爆发产生的火山灰和大量有毒气体所造成的影响，也不会立马消失。那么，此次汤加海底火山的喷发会对未来全球气候造成影响吗？
扬灰→落灰→清灰流程化
火山带上的居民已经熟路轻辙了
（图：美国国家档案馆）▼
汤加火山喷发会造成什么？
在众多火山喷发的类型中，以普林尼式最为猛烈。相比于其他喷发形式，普林尼式火山喷发产生的火山气体和火山灰可达到平流层高度，且喷发中也会产生大量浮岩，发生强烈的气体爆发。此次在汤加喷发的火山，也属该形式。
火山爆发中最猛烈的喷发类型
爆发指数达到4或者以上的才能被称作普林尼式
喷发完一般就塌了，破火山口生产商
（图：© Sémhur）▼
据研究人员的初步观测显示，本次火山喷发柱高度已到达30千米，这就表示火山喷发所产生的大量火山物质将进入平流层。当火山喷发物中携带的大量二氧化硫穿过对流层，到达平流层的高层大气中，即可形成巨大的气溶胶硫酸云。这些云团使得大气的反射、散射和吸收作用加强，削弱太阳辐射，进而影响地表温度变化，形成“阳伞效应”。
图中平流层的绿色云层就是含有大量二氧化硫的
（图：NOAA）▼
明显降温了（蓝色区域）
（图：NOAA）▼
一方面，火山喷发出的空气中的含硫有毒气体会造成酸雨，污浊的空气更是会让一直以来受人类活动影响的大气环境，雪上加霜。另一方面，火山爆发的连锁反应，也可能导致极端天气事件增加，对农业生产造成危害，并进一步导致土地退化，农作物病虫害增加等情况的发生。
如果空气中出现大量的硫化氢，氮氧化物等
雨水就会进一步酸化，酸碱值达5.6以下时，就是酸雨
（腐蚀性极大 图：shutterstock&wiki）▼
不过，据联合极地卫星系统对流检测器对大气中二氧化硫浓度的测量结果显示，本次火山喷出二氧化硫气溶胶中检测到总质量约为40万吨，分布在区域平流层中微小的含硫液滴和细小的灰烬颗粒，仍处在正常指标范围内。至于后续是否会对全球尺度上的气候造成影响，还需要更多数据资料的确认和完善。
虽然对大气造成了不好的影响，但还不算太过分
（图：NASA/NOAA）▼
目前，新冠病毒仍在全球范围内大规模流行，加上火山喷发、地震发生和海啸肆虐，很难不让人想去很多科幻小说和电影中的末日场景。同时也让人们意识到，人类社会的文明或许只是这颗蓝色星球亿万年历史中的沧海一粟。
岛大部分好像都喷没了...▼
在灾害未发生时，提高警惕，敬畏自然；当灾害来临，合理应对，尽快抢险。最后，希望在汤加以及受本次火山喷发影响的人们，能尽快得到救援，平平安安。
参考文献：
1. http://www.volcanodiscovery.com/
2. http://edition.cnn.com/2022/01/15/asia/tsunami-warning-tonga-volcano-intl-hnk/index.html
3. http://zh.wikipedia.org/wiki/喀拉喀托火山
4.http://en.wikipedia.org/wiki/Volcano
5.鲁人齐,John Suppe,何登发,Jonny Wu,Ravi V S Kanda,刘波 & 陈于高.(2013).深部俯冲板片三维构造重建及其几何学、运动学研究——以汤加—克马德克地区俯冲板片为例. 地球物理学报(11),3837-3845. doi:
*本文内容为作者提供，不代表地球知识局立场
封面：NOAA
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