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汤加火山爆发对全球气候、经济会产生怎样的影响?|钛媒体科普
时间:2022-01-19 19:06:31

“史诗级”火山喷发正不断搅动半个地球。

当地时间1月15日开始,南太平洋岛国汤加王国的一座岛屿海底火山开始剧烈喷发,形成大量火山灰,并引发海啸。卫星观测显示,火山灰混着气体在太平洋上空升腾,其形成的蘑菇云团顶直径达到400至500公里,火山灰达到距地面约28公里的高度。美国地质勘探局认为这引发了一次相当于5.8级的地震。

这次事件被认为是30年来最大的一次火山爆发。火山研究专家、中科院院士刘嘉麒认为,这是自1991年菲律宾皮纳图博火山(火山喷发指数VEI达到6级)爆发以来,地球上发生的最强火山喷发。

这场火山喷发已导致当地网络几乎完全中断,外界与汤加的通讯中断,约一万公里之外的阿拉斯加也能听到火山喷发的咆哮声,境内一岛屿上全部房屋被毁。其引发的海啸还影响了整个太平洋沿岸地区,日本、斐济等多国接连发布海啸警报,中国沿海海域也监测到海啸波。

根据英国广播公司BBC报道,截至目前,有3人在这次灾难中死亡,包括1名来自英国的女士。报道还指出,日本有近23万人需要避难,汤加国可能有多达8万人因此受到影响。

除此之外,汤加火山爆发在交通运输业、光伏、农业及农产品供应链等经济方面的影响亦逐渐显现出来。

北京时间1月18日晚19时左右,汤加政府发布最新声明称,洪阿哈阿帕伊岛火山15日喷发并引发大范围海啸后,汤加境内一座岛屿上的房屋全部被损毁。而这是自岛屿火山喷发以来,汤加政府发布的首个声明。

那么,为什么汤加会发生如此严重的火山喷发?火山爆发是否会影响中国?如何看待汤加火山爆发对全球气候、经济的影响?这是本文要解答的重要话题。

为什么会发生如此严重的火山喷发?

根据美国地质调查局的数据,全球约有1350座潜在活火山,其中包括美国的161座潜在活火山。

据中科院之声报道,火山喷发之所以会影响气候,是因为火山喷发的二氧化硫气体直达平流层,在较短时间(一两个月)即会形成硫酸气溶胶,随着平流层环流输送到全球各处。由于平流层环流稳定,所以硫酸会持续更长的时间(一年以上),通过阻挡太阳辐射,引起近地面温度降低。

实际上,地震和火山都是地球能量释放的方式,火山活动反映了地球内部能量流动引发的自然状态。

火山下方有活动岩浆房,深部岩浆物质不断对其进行补给,补给到一定程度,岩浆房无法承受,岩浆就会涌出。通常火山喷发有两种形式:一种是爆炸式,喷发时能看见巨大的蘑菇云式喷发柱,伴有岩浆碎屑;还有一种是安静的溢流式,最典型的就是夏威夷火山,熔岩大量溢出,缓缓流动,多会形成熔岩流、熔岩被和熔岩隧道。

中国地震局地质研究所研究员许建东做了一个很形象的比喻:平时做菜,若水入油锅,油便会四处飞溅。火山喷发,火山物质混到水里,同样会产生类似反应。更麻烦的是,海洋之中,最不缺的就是水。岩浆如果流入湖泊、沼泽,水消耗完了,飞溅也就停止了;但在海洋中,这种反应可以一直持续下去。

此时,水体和岩浆相互作用,水被瞬间加热气化,体积剧烈膨胀爆炸,岩浆也会被水体淬化,碎屑化作用更为强烈,从而产生更高强度的火山灰释放过程。

去年8月,世界气象组织、联合国环境署合作成立的政府间气候变化专门委员会(IPCC)第六次评估报告第一工作组的报告中指出,以过去的气候和观测证据为基础,21世纪中至少发生1次大规模火山喷发的可能性(66~100%)很高。当时的报告警告说,这种喷发会使全球地表温度及降水量在1~3年内减少,并改变全球的季风循环、极端降水和很多气候影响因素。

那么,汤加这个国家为什么会发生火山喷发?

汤加位于澳大利亚以东约3300公里,是由173个岛屿组成的岛国,大部分为珊瑚岛,约40个岛屿有人居住,其余岛屿无人居住。此次火山喷发位于无人居住的洪阿哈阿帕伊岛(Hunga tonga-Hunga Ha"apai),距离汤加首都努库阿洛法以北约65公里。喷发于当地时间1月14日开始,在1月15日下午第二次剧烈喷发。

实际上,过去100年,汤加王国的洪阿哈阿帕伊岛(海底火山活动十分活跃,曾经历多次喷发,不断塑造着岛屿的面貌。该火山隐藏在海底的部分高约1800米,宽约20公里。巨大的海底火山顶着两个长度约2公里的小岛,分别是海底火山口边缘的西部和北部残余。2014年12月,汤加火山曾出现过一次喷发。

据中国科学报,刘嘉麒院士认为,汤加地带的海底火山喷发,主要与其所处的地质环境有着很大的关系。

他指出,首先,这一带附近有着“地球第二深”的汤加海沟——深达10882米,仅次于马里亚纳海沟,是岩浆、火山和地震活动比较活跃的地方;同时,其附近多岛屿,地质构造比较活跃,作为汤加-克马德克群岛火山弧的一部分,地震、火山经常发生;另外汤加又处在太平洋板块跟大洋洲板块交界处,板块互相碰撞俯冲,也是引起火山喷发和地震的一个重要因素。

“所以,这里火山喷发频繁是很正常的。”刘嘉麒说。

釜山大学地球科学教育系教授尹成孝则表示,汤加海沟也像日本东部的海沟一样,经常有海底火山活动。也就是说,汤加火山并不是特别值得关注的火山。由于这次火山喷发发生在水中,所以粉尘的影响较小。

就在此次大规模喷发之前,汤加海底火山在2021年12月20日还曾喷发过一次,火山灰达到16公里的高度,喷发过程持续至12月21日凌晨左右逐渐减弱。

“最新一次(15日)喷发规模相当大。”刘嘉麒表示,火山从海底喷发穿过四五千米深的海洋到达地表后,火山灰还能升到20多公里的高空,又引起比较强烈的地震和较大范围的海啸。“如果在地面喷发,火山灰甚至可能达到40公里的高空。”

根据华盛顿邮报报道,有专家表示,汤加火山大约每1000年就会产生一次这种规模的爆炸,类似于武器级的化学爆炸。而美国宇航局研究人员估计,这次火山爆发的威力为10兆吨,或比核弹更强大。报道指,喷发还导致汤加海底电缆断裂,整个国家在互联网世界中消失。

那么,火山活动还会持续吗?

刘嘉麒认为,火山喷发通常是间歇性的,但也有连贯性。这个地区这么大的喷发规模,不会马上完全静止。他指出,一方面,对于一座海底火山来说,目前能了解的仅是水面以上的情况,海底未到达水面的小规模喷发无法监测。另一方面,现在到达水面以上的喷发仅过了三四天,不可能完全静止。

事实上,由于岩浆房内部储存的大量能量和物质已被释放,尽管不能排除其可能性,但大规模喷发几率不大。

火山爆发是否影响中国?

近期,奥密克戎极大扰动着全球经济和全球市场,加上本次汤加大规模火山爆发,再一次牵动全球市场的神经。作为本世纪最大的火山爆发,是否会影响中国?

根据中国自然资源部海啸预警中心最新监测结果,中国沿海海域于16日凌晨监测到海啸波,其中浙江石浦站最大海啸波幅约20厘米,其余潮位站海啸波幅均小于15厘米。此次喷发过程未对中国沿岸造成灾害性影响。

汤加火山喷发照片

那么,如果发生进一步喷发,是否会影响到中国沿海地区呢?

在刘嘉麒看来,中国不大可能遭受此次喷发带来的海啸的影响,因为大部分沿海地区有岛弧链阻挡,不过有些裸露海岸线的地区比如福建、浙江等地可能受到大规模海啸的波及,应加强防范。

实际上,近百年来,除了1951年西昆仑山地区,中国大陆几乎没有火山喷发。目前已知中国历史上最强的火山喷发,是1000年前的长白山火山喷发,喷发指数达到6~7级。

不过刘嘉麒认为,自然灾害不分国界,应该做到及时预测、防范和应对。在他看来,这次汤加的海底火山爆发能够造成如此严重的影响,很大程度上是当地预防、预测做的并不好。

“目前全球对海底火山尚缺乏监测,达不到准确预测的水平。现在地球科学正在向着深空、深地、深海发展,火山作用与这三个方面都密切相关,所以应该在这方面下功夫。”刘嘉麒表示,与地震不同,陆地火山喷发的地点和强度时间和强度现在基本上能精准地预测,但海底火山却没办法更好检测。而由于历史等原因,中国研究火山的人太少,重视程度也不够,相关研究也遇到一些瓶颈。随着科学和社会的发展,这方面的研究必须得加强。

火山爆发对全球气候、经济影响几何?

中金公司发布研究报告指出,新西兰、汤加、斐济、日本、瓦努阿图、智利和澳大利亚等国家也针对此次事件发布了海啸预警。短期内太平洋沿岸国际航运或受到影响,需要重点关注美豆到港情况。而长期来看,本次火山喷发或增加夏季拉尼娜发生概率,包括小麦产区、大豆、玉米主产区都会产生影响。

具体来说,汤加火山爆发强度等级较高,火山喷发点在ENSO监测区附近,这或大概率削弱沃克环流,加速厄尔尼诺气候的形成。

全球范围内来看,厄尔尼诺发生年,如果在12月到2月期间,那么赤道附近海岸线、秘鲁西北部、巴西南部、阿根廷中部、非洲赤道以东降水量会大概率增加;南美洲北部、中美洲、非洲南部、澳大利亚北部较以往更为干旱;如果发生在6月到8月期间,那么美国内陆地区、智利中部降水量会增加,而澳大利亚整个东部地区将会发生干旱,在中国则造成南涝北旱的状态。北冷南涝的气候或对北方小麦、玉米、大豆的生长带来不利影响,洪涝灾害也可能影响南方水稻生产。由此会引发夏季厄尔尼诺气候对全球主要作物的诸多负面影响。

此外,华泰证券研究团队则认为,农业及农产品供应链、光伏、航空业等均有可能受到火山活动的影响。

其中在农业供应链部分,1厘米的火山灰可以将农作物完全破坏,距离汤加较近的全球农业出口大国新西兰或受影响。新西兰、澳大利亚等国在全球乳制品、新鲜蔬果等农产品供应链易受火山再次爆发带来的次生影响;在光伏领域,火山爆发会可能会减少全球光照,从而会对全球光伏发电量造成一定负面影响,例如1991年菲律宾皮纳图博火山爆发后,约2000万吨二氧化硫云被注入平流层,导致当年全球光照减少约10%;而航空部分,若火山灰大面积扩散,或进一步影响全球航空业,降低运输效率,拖累全球供应链。

此次汤加海底火山爆发之前,全球是否有监测到一些该火山活动的数据?

1月17日,联合国卫星中心(UNOSAT)发布卫星监测报告,对1月15日汤加火山喷发的受灾情况进行分析,卫星影像显示该国5个主要岛屿观测到火山灰沉积和水侵迹象。火山口以及岛屿的绝大部分土地都已沉入海面之下。海岸线变化明显,海岸线地区的道路和建筑物受损。

得益于航天技术的进步和商业航天的快速发展,卫星在重大灾害中发挥着越来越重要的作用,特别是在减少自然灾害造成的重大损失等方面。比如,卫星对全球大气运动和环境变化进行了连续观测,其中特别是对常规气象难于观测的约占全球总面积四分之三的海洋、沙漠和山区,提供了大量宝贵的信息。

卫星遥感技术解决灾害在哪里的问题,地基遥感技术解决灾害何时发生的问题。在卫星遥感技术的基础上,中国已经有企业研发了“天地一体化”地质灾害监测预警技术,结合自主研发的地基遥感设备,对地质灾害进行综合预警,取得了良好的预警效果。

有专家表示,未来专用卫星和地面的监测设备将对预测火山爆发有极大的帮助,可以预先安排民众疏散,挽救生命。(本文首发钛媒体App,作者|林志佳)

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