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汤加火山爆发致6万多次闪电、冲击波超2万公里，会影响气候么？

2022-01-18 12:27

来源：澎湃新闻·澎湃号·媒体

当地时间14日至15日，南太平洋岛国汤加的洪阿哈阿帕伊岛（Hunga Tonga-Hunga Ha'apai）海底火山前后两次喷发，产生了波及全球的大气冲击波。卫星图像显示，此次火山喷发引起的冲击波如同“朝池塘里扔一颗小石子”，随之而来的波纹迅速向外辐射。

从斐济、新西兰等周边国家，到中国、日本、美国甚至远在超过一万公里之外的英国，多个国家的气象站均监测到气压波动。全球水位监测数据显示，这场“史诗级”的火山喷发还引发了越洋海啸，影响了几乎整个太平洋沿岸地区。

↑卫星图像显示，此次冲击波从火山灰羽流穿透对流层顶的地方向外“荡漾”

冲击波“力量惊人”，

一万公里外的地区气压异常

据外媒报道，当地时间1月15日凌晨，洪阿哈阿帕伊岛海底火山发生了一次“极其剧烈”的喷发。随后，一股冲击波以接近音速的速度向外辐射，大约9300公里以外的美国阿拉斯加州都能听到火山爆发的声音。最终，此次大气冲击波引起的“涟漪”传遍了半个地球。

↑波浪向东移动的部分从汤加到美国新英格兰地区南部行进了近8000英里。

↑冲击波的另一侧绕地球近17000英里到达美国新英格兰地区南部。

据“中国气象爱好者”发布的消息，这是人类首次在气象卫星上监测到火山喷发造成的冲击波。第一次冲击波自西向东横跨近8000英里（约合1.3万公里）到达新英格兰州南部，而第二次冲击波向相反的方向移动，行进距离超过第一次的两倍——近1.7万英里（约合2.7万公里），平均速度为680英里/小时（约合1100公里/小时）。

“我们面临着噩梦般的局面，一个孤立的社区正在经历由这场大型火山灰羽流造成的影响，包括重大的火山闪电，以及海啸。”美国史密森尼学会全球火山项目的火山学家珍妮·克里普纳说。

同时，火山灰羽流中的静电放电强度约为地球上最猛烈的雷暴的两倍之高，在火山首次爆发后仅15分钟内就产生了6万多次闪电，相当于每秒近70次闪电。

通常来说，雷暴在地球大气层的最低层（即对流层顶）趋于平缓，这是因为暖空气的顶部会抑制其持续向上的运动。然而，此次火山灰羽流的“强有力”之处在于，它能够“刺穿”对流层顶并持续剧烈升入平流层，随后大量火山灰、气体与水蒸气形成巨大云团腾空而起。

卫星图像显示，此次冲击波从火山灰羽流穿透对流层顶的地方向外“荡漾”，“中国气象爱好者”形容，由此产生的涟漪就像朝池塘里扔一个石子，波纹传遍整个池塘一样。世界多个地区监测到了气压波动，包括距离汤加约9000公里外的中国香港，距离超过9300公里以外的美国阿拉斯加州，以及相隔距离超过1.7万公里的斯洛文尼亚。

↑相隔距离超过1.7万公里的斯洛文尼亚监测到气压波动。

当火山喷发引起冲击波以极快的速度在全球范围内回旋时，紧随其后的是相当猛烈的海啸。在席卷汤加群岛的几个岛屿之后，海啸波穿越广阔的太平洋冲向北美西海岸，在美国阿拉斯加州、华盛顿州和加拿大不列颠哥伦比亚省等多个地区引起海啸。中国沿海海域也于16日凌晨监测到海啸波。

西华盛顿大学的火山学家杰基·奥尔巴赫说，虽然冲击波不是引起海啸的主要原因，“但如此强烈的爆炸和海啸仅仅来自这个单一的、相对较小的火山岛”，这一事实“足以说明这次火山喷发的惊人力量”。

音爆？

新西兰民众“从耳膜感觉到”火山喷发

在距离汤加大约2400公里的新西兰，多个地区的民众都听到了此次火山喷发传来的巨大轰鸣声，从与汤加相望的北岛城市奥克兰、陶朗加、惠灵顿，再到该国南岛最南部的因弗卡吉尔。

“就像远处的大炮发出的爆裂声，这非常不真实。就好像在夏日的蓝天里出现了烟花，但是声音离得很远很远。”住在奥克兰市的布莱恩·汉密尔顿是一名气象爱好者，他通过卫星图像监测发现冲击波从洪阿哈阿帕伊岛海底火山荡漾开来后不久便听到了巨大的响声，“我可以通过耳膜感觉到它。”

↑汤加火山喷发波及大半个地球

奥克兰大学物理学教授理查德·伊斯特指出，洪阿哈阿帕伊岛海底火山的喷发向大气层注入了巨大的能量。“爆炸越大，空气被搅动得越多，所以声音也就越大。”

伊斯特说，“这是一种声音的脉冲，以火山为中心有效地向外扩散。”报道称，单一的爆炸会随着声音的传播而消散，可能以一种持续数秒的轰隆声抵达。来自怀卡托大学的物理学高级讲师马库斯·威尔逊估计，声音每三秒钟传播一公里，所以新西兰民众听到的声音两小时前就已经在汤加出现。同时，这也解释了为什么北岛居民比南岛居民先听到这种低沉的轰隆声。

“有些人听到的声音会比其他人听到的更强烈，这些属于压力波，基本上通过挤压和拉伸空气（来传播声音）。”一些社交媒体上的消息称其为“音爆”（sonic boom），但是伊斯特教授表示用词不当。

压力波（pressure wave）指的是气体中的弹性波，当在气体中激起压力变动时,气体的密度将产生与压力相同形式的变动，有时也将地震纵波称为压力波。而音爆是一种传播速度超过音速的物体产生的冲击波，例如协和超音速客机或高性能战斗机。

伊斯特补充说，火山喷发可能在源头产生了音爆，但当压力波到达新西兰时，已经“像普通的声音一样在传播”。从历史上看，大型火山爆发往往让人们在很远的地方就能看到并听到，如1883年印度尼西亚的喀拉喀托火山爆发和1886年新西兰的塔拉维拉火山爆发。伊斯特回忆说：“塔拉维拉火山爆发时，新西兰南岛的人们还以为听到了枪击声音。”

潜在的气候影响？

专家：释放的二氧化硫“规模太小”

据报道，除了火山喷发造成的更直接、引人注目的影响外，一些人猜测火山可能影响地球的气候。火山爆发通常会释放大量的二氧化硫和气溶胶，如果释放这些化学成分的数量足够大，或许可以使得地球降温，并扼杀拉尼娜模式（即太平洋中东部海水异常变冷的情况）。尽管有学者猜测此次火山喷发释放的物质可能达到类似的影响，但一些专家指出其“释放的规模相对来说太小”。

密歇根理工大学的教授西蒙·卡恩指出，到目前为止，此次火山喷发释放的二氧化硫“规模似乎没有那么极端”，通常需要达到5倍到10倍的密度才能开始造成可测量的气候影响。同时，罗格斯大学环境科学系教授艾伦·罗伯克表示，“冷却地球”所需的二氧化硫量是巨大的，“只有当火山喷发将大量的二氧化硫注入平流层，至少达到100万吨甚至更多，才会对气候产生影响”。

而卫星测量显示，此次火山喷发最近一次释放的二氧化硫为40万吨，可能对气候“产生1991年皮纳图博火山喷发的大约1/50的影响”，或平均降温约0.01摄氏度。

尽管对气候造成影响持怀疑态度，但专家们强调，需要持续对火山喷发进行监测，并且将继续收集相关数据。“现在最大的未知数是，我们不知道汤加人民的具体情况。”火山学家克里普纳说，这次火山喷发“可能对这个国家造成难以置信的毁灭性打击”，现在每个人都想知道一个问题的答案，“这次喷发结束了吗？我们并不知道。”

在这个只有10万人口的岛国，约有四分之一的人居住在首都努库阿洛法。据新华社17日报道，由于火山喷发导致海底通信线路损坏，这一南太平洋岛国目前“与世隔绝”。一家通信企业说，汤加对外通信最多需要2周时间恢复。尽管汤加部分地区上空的火山灰已经沉降，但仍有大量火山灰飘浮在空中，最远已经飘到澳大利亚。