汤加火山喷发及其影响

刘嘉麒

汤加海沟位于太平洋中南部汤加群岛以东（南纬22度零分，西经173度零分），北起萨摩亚群岛，南接克马德克海沟，全长1375千米，宽约80千米。

汤加是南太平洋中的一个小国，由170多个岛屿组成，国土面积为747平方千米，人口10.4万。北京时间2022年1月15日，该国的洪阿哈阿帕伊岛火山（南纬20.536°，西经175.382°）激烈喷发，同时引发强烈的地震、海啸，造成汤加全境网络和通信信号一度中断，给当地和邻近地区造成很大危害，对局地生态环境和气候也产生一定影响……这一消息震惊了整个世界。

为什么汤加会发生如此强烈的火山喷发？

火山喷发与其所处的地质环境有着密切关系。汤加火山属于汤加-克马德克群岛火山弧的一部分，该火山弧处于太平洋板块和大洋洲板块的结合部（通常，两个不同板块的衔接之处都是地质构造活动比较强烈的地方）。这里有地球第二深的汤加海沟（汤加海沟深达10882米，仅次于位于日本东部的世界第一深的马里亚纳海沟11034米），板块俯冲带在那里通过。这里的地质构造活动相当强烈，而火山喷发和地震活动是地质构造活动的主要表现形式，所以这里经常发生火山喷发和地震。近年来，洪阿哈阿帕伊火山多次喷发，能在地表监测到的火山喷发就有2009年、2014年和2021年的几次，只是前几次喷发没有这次这么强烈。

汤加海沟构造图

这次汤加火山喷发规模比较大，级别不低。火山喷发通常分8个级别。根据现有资料，我认为，这次汤加火山喷发指数在5级左右，处于中等水平。即便如此，这次也是近30多年来人类能观察到的地球上最强的一次火山喷发。20世纪仅仅发生过两次规模相当的火山喷发：一次是1991年菲律宾皮纳图博火山爆发，是离现在最近的一次大规模喷发，火山喷发指数达到6级;另一次是1980年美国圣海伦火山喷发。

这次汤加火山喷发造成的危害是比较广泛的，主要是引发了地震和海啸。地震对距离800千米以外的斐济都有明显影响，更远的地方也有震感;汤加火山喷发了还引发了泛太平洋范围的海啸，距离汤加火山较近的瓦努阿图、新西兰北岛沿岸和1万千米以外的智利沿岸都监测到超过1.5米的海啸波;美国的夏威夷群岛、日本九州岛沿岸也监测到1米左右的海啸波。

这次汤加火山喷发是海底火山喷发，那里的海水至少有几千米深，火山喷出的岩浆、火山灰和气体，首先要受到海水的阻拦、降温，被海水稀释或吸收，这在一定程度上降低了火山的爆发力和危害性。即便如此，这次火山喷发的火山灰还是通过水体冲上了20千米高空，并引起了比较强烈的地震和较大范围的海啸，说明这次喷发规模仍然较大。不过，炽热的岩浆、火山灰和火山气体会使海水迅速沸腾、蒸发和“爆炸”，因此，在空中看到的巨大火山云团，多是水蒸气。

汤加海底火山喷发还引起比较强烈的地震和较大范围的海啸

火山喷发可能对气候造成两方面的影响。

一方面，火山喷发会引发导致局部地区降温、多雨的“阳伞作用”。火山喷出大量的火山灰和火山气体，会在高空形成气溶胶层，好像在空中打了一把伞。“阳伞”会阻挡太阳辐射，使地球表面接收的太阳热量减少，气温就可能会降低，阴雨天就可能增多。就这次汤加火山喷发来讲，虽然“阳伞作用”会引起局部地区一段时间内降温多雨，但并不足以对全球气候产生决定性影响。

气候是天气变化的总和，长时间的天气累积叫气候，我们一般都说“天气预报”，预报三五天没问题，要是预报三五个月，恐怕就不灵了。这次火山喷发可能对天气产生影响，但不会对气候产生影响。因此，所谓“火山喷发会缓解全球气候变暖”的说法似有夸大。美國宇航局的记录也表明，自1880年以来，全球经历了数次大规模的火山喷发，但等级均在6级以内。虽然大规模火山喷发后，常伴随着全球气温回落，但从长时间来看，火山爆发导致的气温波动幅度与其他时期气温的波动并不存在显著差异。

另一方面，火山喷发会引发由于温室气体增加导致局部增温形成的“温室作用”。火山喷发能在地表上空形成一个温室气体层。温室气体层会使地球表面释放的热量很难扩散到更高的空间，使局部地区增温，进而产生温室效应。

这次汤加火山喷发对气候的影响，应该是以“阳伞作用”为主，“温室作用”并不明显，对气候的影响也是短期的。有人担心，会不会像1815年坦博拉火山喷发那样，造成“无夏之年”？我认为，这是不可能的。因为汤加火山的喷发规模比坦博拉火山喷发规模小得多，不会对全球气候产生明显影响。

“阳伞作用”示意图

此次火山喷发引发的海啸和喷出的火山灰是否会对我国产生影响？

海啸对我国不会有明显的影响。因为这次火山喷发规模不算太大，距离我国也太远（近万千米），即使海啸传过来，也已是“强弩之末”，力量已大大减弱。何况在我国大陆的外围还有一个从菲律宾到日本的岛弧链，它对海啸起着阻挡屏蔽作用，使海啸几乎不能直接到达我国大陆，仅对我国台湾岛会有一定影响。

汤加火山喷发释放出大量火山灰和气体，这对生态环境、建筑和人们的生活都会造成较大危害。我曾经在火山喷发现场考察过，亲身感受是，火山灰弥漫，什么也看不见。火山气体含有一氧化碳、二氧化碳和硫化氢等物质，其中一些是有毒的，对生物有毒害作用。在火山区，如果你没有戴防毒面具，吸多了这些毒气，就会中毒，即使离火山较远，也会感觉难受。火山灰落到地面上会破坏植被生态，甚至危害人的生命安全。像公元79年的意大利维苏威火山喷发，几米厚的火山灰把一个庞贝城全埋在里面了，不少人因此殒命。按照这次火山喷发的报道，火山灰地面覆盖厚度为三至五厘米，即使再厚一点，也不会对人造成大的伤害。真正能飘到中国來的火山灰，即使有，也是微乎其微，所以，对我国几乎没有什么影响。

目前地球正处于一个地质构造运动相对比较活跃的时期，从20世纪后半叶到21世纪初的四五十年时间里，火山喷发和地震的频率、强度都会有明显增加。有一位日本学者说2034年长白山火山要喷发，对此我持怀疑态度，但也不否定长白山火山将来会喷发。因为它在1000年前发生过大喷发，比这次汤加火山喷发的规模还大，原来喷发的地质背景依然存在，所以它具备再喷发的条件。

火山喷发理论上是可以预测的，尤其是陆地上的火山喷发，已经有过比较成功的预测，而对于海底火山喷发的监测预警，就全球而言，仍存在较多技术困难。

自然灾害不分国界，应该做到及时预测、防范和应对。火山喷发预测和地震预测一样，主要包括三个参数：时间、地点和强度。与地震不同，陆地火山喷发的地点、时间和强度现在基本上能掌握，但对海底火山还达不到准确预测的水平。现在地球科学正在向着深空、深地和深海发展，火山作用与这三个方面都密切相关，所以我们应该在这方面下大功夫。

长白山火山原来喷发的地质背景依然存在，所以它具备再喷发的条件