【海洋资讯】关于汤加海底火山，你想知道什么？

关于汤加海底火山，你想知道的都在这！

此次火山喷发的位置位于汤加的Hunga Tonga和Hunga Ha‘apai两座无人岛之间的地表下约150米处，高约1600多米，长约20多公里。过去几十年里，这座火山已经历多次喷发。

汤加地区火山岛（图片源自网络）

自1912年第一次历史喷发

之后在1937、1988和2009年发生了几次海底喷发。

2014年12月19日-2015年1月28日

汤加海底火山发生的一次较为剧烈的喷发。此次喷发后，大面积的陆地露出海面，将两边岛屿连接在了一起，形成了后来的Hunga Tonga-Hunga Ha‘apai（HTHH）。

此次汤加火山喷发早在一个月以前就开始了：

2021年12月15日-25日

火山喷发产生高达16000米的喷发柱

2021年12月27日-2022年1月4日

火山喷发产生高达18000米的喷发柱

2022年1月4日-13日

停止喷发，汤加当地将其火山喷发预警下调

2022年1月14日-15日

又重新开始喷发，产生了更强的喷发，据据汤加地质服务（TGS）测算，喷发高度至少20000米。Hunga Tonga-Hunga Ha‘apai“消失”。

汤加海底火山的形成

汤加海底火山身处环太平洋地震带，板块运动活跃，其形成和板块运动有关，如下图所示。当太平洋板块向西俯冲到澳大利亚板块之下，其俯冲位置形成了汤加海沟（地球上第二深渊——水深近10800米），地壳俯冲进地幔深处之后，其自身携带的含水矿物会在特定的高温高压下分解，释放出来的水会降低周围岩石的熔点形成岩浆，这些岩浆上升到地表就形成了一个个火山岛。

汤加俯冲带示意图（密西根州立大学地质科学讲席助理教授 魏松峤 绘制）

环太平洋火山地震带示意图,红色方框处即为汤加海沟。

喷发后，为何原来的岛屿消失了？

关于汤加火山喷发前后的对比图在网络上广泛流传，最明显的特征就是：岛屿消失了。曾经的火山喷发造就了这个岛屿，为什么如今的喷发却让它消失了呢？

火山喷发后，由厦门大学、天仪研究院和中国电科38所等单位联合研制的“海丝一号”SAR卫星对其重点区域进行应急拍摄，并分别于北京时间1月16日、1月17日，连续两次成功获取汤加王国首都努库阿洛法地区与汤加王国洪阿哈阿帕伊火山地区的灾后SAR卫星影像。这也是全球第一个完成火山喷发灾区拍摄的高分辨率雷达卫星数据。

北京时间2022年1月17日19时45分，海丝一号对火山口附近区域采集图像，SAR影像显示，300万平方米的洪阿哈阿帕伊岛几乎完全被海水淹没，仅剩岛屿西南部16.5万平方米和东南部2万平方米的火山锥露出海面。

海底火山喷发之所以能够形成海岛，是因为海底火山的坡度一般较陡，火山在长期的喷发过程中，周围堆积越来越多的岩浆喷发物，足够多之后就会露出水面形成海岛。

火山岛形成示意图。多次海底喷发，岩浆喷发物堆积逐渐露出海面。（图片源自网络）

Hunga Tonga-Hunga Ha‘apai只是汤加地区火山的一部分——该地区本身是由上百个海底火山组成的火山群岛。该地区多次发生大规模喷发导致地下岩浆房空虚，火山锥塌陷后形成的更大的火山口。岛屿的消失正是因为喷发后地下岩浆房空虚引发了火山锥塌陷，使得原来的岛屿沉入了海面之下。

汤加海底火山喷发造成的影响

①人类受灾：汤加地区由于火山喷发，海底电缆断裂，岛上的大多数国内和国际通讯都被切断，全境面临海啸、暴雨、洪水和强风的威胁，火山灰延误了损失评估和救援工作，还严重污染了当地水源。

海啸：此次海啸主要是由火山喷发引起火山口崩塌、火山碎屑流入海底或滑坡造成的可能性最大。据专家介绍：海啸属于一种长周期的重力波，具有“长途奔袭”的能力，传播速度可以达到每小时700公里以上。所以，越洋海啸会对数千公里以外的地区产生影响，太平洋沿岸多国均检测到海啸波，并发布了海啸预警。

海啸侵袭（图片源自网络）

火山灰及火山气体：火山灰是由岩石、矿物、火山玻璃碎片组成的。简单来说，可以把它看成细玻璃渣或者石头粉。它与喷发的气体在空气中四处飘散，如果被人体吸入会对呼吸系统造成较大危害；同时还会破坏电力系统、腐蚀管道、污染水源，在降雨后，因其自身重量大而压塌房屋、电线等设施。

新西兰国防军的汤加航拍图，全境被火山灰覆盖。根据汤加传来的消息，距离火山几十公里外的汤加首都努库阿洛法，已经覆盖了一层火山灰，当地居民描述“看起来就像月球表面”。

②环境影响

1.热平衡失调。大规模海底火山爆发，会引起海水温度的热平衡失调，海洋温度变化也会引起陆地气候变化，引发一系列的环境连锁反应。汤加火山喷发地点非常特殊，位于厄尔尼诺-拉尼娜现象关键监测海区的南侧。监测海区如下图所示，包括NINO1+2、NINO3和NINO4区。

厄尔尼诺现象海温示意图

拉尼娜现象海温示意图

FY-3D MERISI+MWRI 融合海温距平空间分布图。基于风云三号D星的海温数据制成，国际主流标准以NINO3.4区或者NINO3区海表温度距平指数作为基本监测指标来设计业务方案和标准。

国家气候中心也表示火山喷发将通过海气相互作用影响目前拉尼娜状态的发展趋势。但是如何影响仍存在争议。不同海温状态下的不同地点的火山喷发，导致影响也有所不同。

2.海水酸化及藻华爆发。火山灰中携带着大量的硫化物，以及喷发释放的CO2和SO2气体，将会导致海洋中的海水酸化，部分海洋生物可能会因无法适应酸性环境而死亡。另一方面，由于火山灰带来的营养盐，加上南大洋正处于夏季，光照充足，导致该区域部分海洋浮游植物的“爆发”生长，形成常说的“藻华”。

“海丝二号”1月20日假彩图影像显示火山喷发后的藻华区域。

“海丝二号” 水色小卫星是由厦门大学与航天东方红卫星有限公司共同研制的一颗以海洋生态环境为观测目标的光学遥感卫星。“海丝二号”于2021 年6 月11 日成功发射入轨，为国内外多个热点区域拍摄超万张图片，为评估水域生态环境提供了宝贵的基础数据。“海丝一号”SAR卫星也于1月17日和18日两次经过事发区域，获得汤加首都努库阿洛法及附近岛屿影像，对基础设施和海岸线变化做出了评估。

3.“遮阳伞”效应。在强烈火山喷发后，大量火山灰气溶胶进入到平流层，其中SO2气体会反应形成硫酸盐气溶胶。这种气溶胶会阻挡太阳辐射照射到地表，气温就会逐渐降低。而此次汤加火山喷发虽然强，但目前喷发进入大气的SO2不足以影响全球气候；且火山喷发地点在南半球，对北半球的影响较小。

除了上述影响之外，火山喷发的影响还有很多，例如喷发进入大气层的火山灰及火山气体会消耗臭氧层，但不同的火山喷发其主要影响也大不相同，在这里就不详细介绍了。

海底火山喷发能否预测？

汤加火山爆发后，大家问得最多的问题是：“火山喷发不能预测吗？”火山喷发可以预测，但前提是要对它有长期且持续的监测。汤加地区一直有很活跃的火山，而这次最大的火山爆发之前已经有多次预警，但是因为没有足够的观测数据，所以没有预见此次爆发会如此之大。

这次汤加火山爆发的级别，目前观测为5~6级。上一次这样规模的火山爆发是1991年的菲律宾皮纳图博火山爆发。当时，人类成功预测到菲律宾的皮纳图博火山即将爆发，紧急疏散了周围的数万居民，但猛烈的火山喷发还是造成了1202人死亡和50亿比索损失，20多万人被迫离开家园。

火山监测通常包括三类监测——地震监测、地表形变监测和火山气体监测。现代海洋监测系统包括海底监测网、岸基监测平台、水面监测平台和遥感监测平台。而由于海底火山活动的特殊性，对其掌握主要是靠海底地震观测台网。加拿大、美国、欧洲、日本、中国等都逐渐组建起海底观测网，但由于海洋的环境特殊，建设难度大，只能地区性局部覆盖，对海底火山监测预警更是难上加难。原计划于2020-2022年在汤加北部布设海底地震观测台网，但由于疫情影响和当地旅游业限制，项目被推迟到2023年。

世界上只有少数几个有连续监控的海底火山，对于像汤加地区还没有组建海底观测网的地区来说，如果能利用遥感监测平台监测水下火山活动是再好不过了。针对这一问题，中国的一支科研团队在2021年以日本西之岛海底火山活动为例，首次利用卫星雷达的海洋重力数据，对火山内部岩浆分布进行成像，通过火山喷发前、中、后三个时期的成像结果对比，分析岩浆运动，其结果与地震结果几乎完全一致。为研究水下火山活动提供了一种高效可行的方法。

对某一火山喷发历史了解得越多，掌握其规律，对它的未来发展预测也就能越准确。通过卫星遥感对火山做“CT扫描”，对喷发物质进行“抽血化验”，爆发之后去现场考察。

火山喷发我们无法阻止，能做的就是尽可能地了解它，为它的到来尽可能地做好准备。