關于湯加海底火山，

這些說法都不對！

此次火山噴發的位置位于湯加的Hunga Tonga和Hunga Ha‘apai兩座無人島之間的地表下約150米處，高約1600多米，長約20多公里。過去幾十年里，這座火山已經歷多次噴發。

湯加地區火山島（圖片源自網絡）

此次湯加火山噴發早在一個月以前就開始了：

湯加海底火山身處環太平洋地震帶，板塊運動活躍，其形成和板塊運動有關，如下圖所示。當太平洋板塊向西俯沖到澳大利亞板塊之下，其俯沖位置形成了湯加海溝（地球上第二深淵——水深近10800米），地殼俯沖進地幔深處之后，其自身攜帶的含水礦物會在特定的高溫高壓下分解，釋放出來的水會降低周圍巖石的熔點形成巖漿，這些巖漿上升到地表就形成了一個個火山島。

湯加俯沖帶示意圖（密西根州立大學地質科學講席助理教授

魏松嶠 繪制）

環太平洋火山地震帶示意圖,紅色方框處即為湯加海溝。

關于湯加火山噴發前后的對比圖在網絡上廣泛流傳，最明顯的特征就是：島嶼消失了。曾經的火山噴發造就了這個島嶼，為什么如今的噴發卻讓它消失了呢？

火山噴發后，由廈門大學、天儀研究院和中國電科38所等單位聯合研制的“海絲一號”SAR衛星對其重點區域進行應急拍攝，并分別于北京時間1月16日、1月17日，連續兩次成功獲取湯加王國首都努庫阿洛法地區與湯加王國洪阿哈阿帕伊火山地區的災后SAR衛星影像。這也是全球第一個完成火山噴發災區拍攝的高分辨率雷達衛星數據。

北京時間2022年1月17日19時45分，海絲一號對火山口附近區域采集圖像，SAR影像顯示，300萬平方米的洪阿哈阿帕伊島幾乎完全被海水淹沒，僅剩島嶼西南部16.5萬平方米和東南部2萬平方米的火山錐露出海面。

海底火山噴發之所以能夠形成海島，是因為海底火山的坡度一般較陡，火山在長期的噴發過程中，周圍堆積越來越多的巖漿噴發物，足夠多之后就會露出水面形成海島。

火山島形成示意圖。多次海底噴發，巖漿噴發物堆積逐漸露出海面。（圖片源自網絡）

Hunga Tonga-Hunga Ha‘apai只是湯加地區火山的一部分——該地區本身是由上百個海底火山組成的火山群島。該地區多次發生大規模噴發導致地下巖漿房空虛，火山錐塌陷后形成的更大的火山口。島嶼的消失正是因為噴發后地下巖漿房空虛引發了火山錐塌陷，使得原來的島嶼沉入了海面之下。

①人類受災：湯加地區由于火山噴發，海底電纜斷裂，島上的大多數國內和國際通訊都被切斷，全境面臨海嘯、暴雨、洪水和強風的威脅，火山灰延誤了損失評估和救援工作，還嚴重污染了當地水源。

海嘯：此次海嘯主要是由火山噴發引起火山口崩塌、火山碎屑流入海底或滑坡造成的可能性最大。據專家介紹：海嘯屬于一種長周期的重力波，具有“長途奔襲”的能力，傳播速度可以達到每小時700公里以上。所以，越洋海嘯會對數千公里以外的地區產生影響，太平洋沿岸多國均檢測到海嘯波，并發布了海嘯預警。

火山灰及火山氣體：火山灰是由巖石、礦物、火山玻璃碎片組成的。簡單來說，可以把它看成細玻璃渣或者石頭粉。它與噴發的氣體在空氣中四處飄散，如果被人體吸入會對呼吸系統造成較大危害；同時還會破壞電力系統、腐蝕管道、污染水源，在降雨后，因其自身重量大而壓塌房屋、電線等設施。

新西蘭國防軍的湯加航拍圖，全境被火山灰覆蓋。根據湯加傳來的消息，距離火山幾十公里外的湯加首都努庫阿洛法，已經覆蓋了一層火山灰，當地居民描述“看起來就像月球表面”。

②環境影響

1.熱平衡失調。大規模海底火山爆發，會引起海水溫度的熱平衡失調，海洋溫度變化也會引起陸地氣候變化，引發一系列的環境連鎖反應。湯加火山噴發地點非常特殊，位于厄爾尼諾-拉尼娜現象關鍵監測海區的南側。監測海區如下圖所示，包括NINO1+2、NINO3和NINO4區。

厄爾尼諾現象海溫示意圖

拉尼娜現象海溫示意圖

FY-3D MERISI+MWRI 融合海溫距平空間分布圖。基于風云三號D星的海溫數據制成，國際主流標準以NINO3.4區或者NINO3區海表溫度距平指數作為基本監測指標來設計業務方案和標準。

國家氣候中心也表示火山噴發將通過海氣相互作用影響目前拉尼娜狀態的發展趨勢。但是如何影響仍存在爭議。不同海溫狀態下的不同地點的火山噴發，導致影響也有所不同。

“海絲二號”1月20日假彩圖影像顯示火山噴發后的藻華區域。

“海絲二號” 水色小衛星是由廈門大學與航天東方紅衛星有限公司共同研制的一顆以海洋生態環境為觀測目標的光學遙感衛星。“海絲二號”于2021 年6 月11 日成功發射入軌，為國內外多個熱點區域拍攝超萬張圖片，為評估水域生態環境提供了寶貴的基礎數據。“海絲一號”SAR衛星也于1月17日和18日兩次經過事發區域，獲得湯加首都努庫阿洛法及附近島嶼影像，對基礎設施和海岸線變化做出了評估。

除了上述影響之外，火山噴發的影響還有很多，例如噴發進入大氣層的火山灰及火山氣體會消耗臭氧層，但不同的火山噴發其主要影響也大不相同，在這里就不詳細介紹了。

湯加火山爆發后，大家問得最多的問題是：“火山噴發不能預測嗎？”火山噴發可以預測，但前提是要對它有長期且持續的監測。湯加地區一直有很活躍的火山，而這次最大的火山爆發之前已經有多次預警，但是因為沒有足夠的觀測數據，所以沒有預見此次爆發會如此之大。

這次湯加火山爆發的級別，目前觀測為5~6級。上一次這樣規模的火山爆發是1991年的菲律賓皮納圖博火山爆發。當時，人類成功預測到菲律賓的皮納圖博火山即將爆發，緊急疏散了周圍的數萬居民，但猛烈的火山噴發還是造成了1202人死亡和50億比索損失，20多萬人被迫離開家園。

火山監測通常包括三類監測——地震監測、地表形變監測和火山氣體監測。現代海洋監測系統包括海底監測網、岸基監測平臺、水面監測平臺和遙感監測平臺。而由于海底火山活動的特殊性，對其掌握主要是靠海底地震觀測臺網。加拿大、美國、歐洲、日本、中國等都逐漸組建起海底觀測網，但由于海洋的環境特殊，建設難度大，只能地區性局部覆蓋，對海底火山監測預警更是難上加難。原計劃于2020-2022年在湯加北部布設海底地震觀測臺網，但由于疫情影響和當地旅游業限制，項目被推遲到2023年。

世界上只有少數幾個有連續監控的海底火山，對于像湯加地區還沒有組建海底觀測網的地區來說，如果能利用遙感監測平臺監測水下火山活動是再好不過了。針對這一問題，中國的一支科研團隊在2021年以日本西之島海底火山活動為例，首次利用衛星雷達的海洋重力數據，對火山內部巖漿分布進行成像，通過火山噴發前、中、后三個時期的成像結果對比，分析巖漿運動，其結果與地震結果幾乎完全一致。為研究水下火山活動提供了一種高效可行的方法。

對某一火山噴發歷史了解得越多，掌握其規律，對它的未來發展預測也就能越準確。通過衛星遙感對火山做“CT掃描”，對噴發物質進行“抽血化驗”，爆發之后去現場考察······

火山噴發我們無法阻止，能做的就是盡可能地了解它，為它的到來盡可能地做好準備。

科學指導：蘭曉東

[中國地質大學（北京）]

撰文 / 排版：李博雅

責編：甘少敏

出品：70.8海洋媒體實驗室

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