研究人员详细揭示汤加火山爆发过程

2022年3月18日，《地震研究进展》（Earthquake Research Advances）杂志刊发文章《地表下：由洪加汤加-洪加哈帕伊火山海底喷发引发的压力诱导行星级波动、火山闪电和气态云提供了一个很好的研究机会》（Under the Surface: Pressure-induced planetary-scale waves, volcanic lightning, and gaseous clouds caused by the submarine eruption of Hunga Tonga-Hunga Ha’apai Volcano provide an excellent research opportunity），文章指出，洪加汤加-洪加哈帕伊火山爆发引发海啸，并引发在全球传播数次的大气波动。与此同时，火山喷发柱也将气体和火山灰喷射至平流层下部的大气中间层。

通过收集火山爆发时获得的地震、火山学、声波和闪电数据，该研究详细揭示了在2022年1月15日发生的洪加汤加-洪加哈帕伊火山爆发事件。火山喷发时的第一个小时产生了快速传播的海啸波、长周期地震波、声响巨大的声波、次声波、异常强烈的火山闪电以及不稳定且瞬间喷发高度可达58km高度的大气中间层的火山喷发柱。由于高能地震信号遍布全球，所以地震合成叠加记录也记载了在潜伏期发生的偶发地震事件，它们与在斐济记录的次声压力波形具有很好的相关性。在火山喷发的最初几小时，全球均观测到引力波的信号。由于这些振幅大和波长长的信号受到由不稳定但准连续喷发释放的含有地幔、熔体和气体的岩浆混合物驱使的大气的影响，而且受大气影响的时间比现代仪器记录的大地震破裂持续的时间长得多，从而产生了一种源自压缩空气和周围（波浪）海面相互作用的冲击波。这种冲击波不同于传统意义上的地震滑动、山体滑坡或破火山口坍塌引发的海啸波浪，其由与热的、富含挥发物的火山喷发柱相关的挥发物的超临界性质引起的巨大体积变化所致。而火山喷发柱的时间序列可以通过计算转化为体积流量和质量流量。计算后可知，火山喷发时间约为12h，火山喷发的体积和质量估计分别约为1.9 km3和2900太克。由于岩浆与海水的相互作用，伴随着高单位质量电荷和喷发前溶解挥发物的高浓度，细灰的产生增强了闪电频率和强度，从而为火山喷发柱活动和喷发幅度提供了一个快速的度量标准。

研究人员表示，此次描述高能量火山爆发及其伴随现象的复杂非线性行为对于灾害减轻、火山喷发预测以及未来灾害的及时响应具有重要意义。

转载本文请注明来源及作者：中国科学院兰州文献情报中心《气球科学动态监测快报》2022年第07期，王晓晨 编译。