汤加海底火山喷发，对全球的生态环境会造成什么影响

2022年1月14日和15日，位于南太平洋岛国汤加境内的水下火山Hunga Tonga发生剧烈喷发，火山爆发指数（Volcanic Explosivity Index）达到了6级，是21世纪至今最剧烈的火山喷发事件。

爆发引发的地震达到里氏5.8级，并且罕见地引起了海啸，使得太平洋沿岸的国家(比如斐济，澳大利亚，日本和美国) 纷纷响起海啸预警。

为什么岩浆从水底喷发上来， 威力还那么大？

水作为最佳的冷却剂之一，如果岩浆缓慢上升到海水中，即使在大约1200°C的温度下，岩浆和水之间会形成一层薄薄的蒸汽膜。这相当于一层绝缘层，以允许岩浆的外表面冷却。

但是，当岩浆从充满火山气体的地下被爆出时，岩浆迅速进入水中时，任何蒸汽层都会迅速被破坏，使热岩浆与冷水直接接触，会形成fuel coolant interaction（燃料 - 冷却剂相互作用）的化学反应。这种化学反应具有武器级化学爆炸的威力。当极其猛烈的爆炸将岩浆撕裂，新的岩浆碎片将新鲜的热内表面暴露在水中，连锁反应导致爆炸重复，最终喷射出火山颗粒并以超音速引起爆炸。

在强烈火山喷发后，气体和火山灰，会进入到平流层。进入到平流层的火山灰，会形成气溶胶颗粒，需要几个月甚至数年才能沉降到地面。这些悬浮在大气中的气溶胶会反射太阳辐射并吸收地面发射的长波辐射，因此，太阳辐射到地球的能量会减少，这就会导致全球气温降低。

大通胀时代

汤加火山喷发导致世界多地发生地震和海啸事件，但这并不是火山爆发带来的最严重的问题，因为从火山爆发的那一刻起，各岛国就能第一时间发出预警并快速撤离。而火山爆发，导致全球气候受影响，全球农作物欠收紧缺，将会把当下的大通胀时代推到一个新的高度。

南美地区世界上最重要的盛产粮食的地方之一，盛产谷物如玉米、豆类、花生、番茄、马铃薯，坚壳的可可等，每年11月到次年5月，是南美地区主要农作物种植、生长和收获期。火山喷发的火山灰停留在平流层会产生酸雨和渗滤液，从而破坏农作物，同时，气温的降低也会导致农产品减产。

如1815年坦博拉火山喷发事件，受此影响，1816年全年没有夏天。当年欧洲、美洲地区农作物大量失收，谷物价格急升，北美燕麦价格则上涨了五倍。

其次如新西兰等国在全球乳制品、新鲜蔬果等农产品供应链中的地位举足轻重，受火山爆发影响会给全球农产品供应带来不小的冲击。

同时，若喷发持续，加速全球气候变化，或会增加新能源供给压力；若火山灰大面积扩散，或进一步影响全球航空业，降低运输效率，拖累全球供应链。

黑天鹅事件虽然发生的不多，但一旦发生，总是连续的！新冠疫情导致全球大放水，通货膨胀率居高不下，极端灾害天气导致的蝴蝶效应或超预期，2022年经济陷于滞胀的时间可能长于市场预期。

END.

在日本，最大的火山是富士山。它上一次喷发是在314年前。而根据此火山活动轨迹，它的喷发周期就是300年左右，所以21世纪理论上又到了富士山喷发的时候。

富士山已有喷发迹象？

2011年3月日本东部大地震后，日本国内多座火山接连喷发。

2014年御岳山火山爆发

2014年9月27日，位于名古屋东北约100公里，东京以西约200公里的著名景点御岳山火山爆发，造成63人死亡，成为二战后日本最大的火山灾难。

2022年1月28日，日本九州鹿儿岛的樱岛南岳山顶火山喷发，火山灰喷至距离火山口3400米的高度。这是今年以来樱岛第四次观测到火山喷发。

“日本火山喷火预知联络会”专家分析，日本火山已经进入了活跃期。

日本富士山上的陨石坑数量增加了近六倍，迹象表明沉睡了300多年的日本富士山已有活跃的迹象。

日本火山喷发会影响到中国吗？

中国气象科学研究院气候与气候变化研究所副所长、研究员祝从文介绍说，近100年来，有三次大规模低纬度火山喷发，分别是印度尼西亚巴厘岛东部的阿贡火山（1963年3月17日，致使1600余人丧生，8.6万人失去家园）、墨西哥东南端恰帕斯州的埃尔奇琼火山（1982年4月4日，造成1900人死亡，约合当今1.32万亿美元损失）和菲律宾吕宋岛的皮纳图博火山（1991年6月15日，造成了1202人死亡和1亿美元损失），“它们喷发后的当年冬季（12月至次年2月），我国除东北和新疆以外大部分地区气温偏低。”

火山喷发都是坏事吗？不，这些好处你应该了解一下

一、地球仍然很有活力

众所周知的是，地球有一个熔融的铁质内核，正是因为这个内核的存在，咱们的地球才有了磁场，这个磁场挡住了太阳风的轰击。如果没有地球磁场的存在，太阳风将加速带走地球上的大气层，我们的地球将不再宜居。火星现在的状况就是这个原因。

由于地球熔融的铁质内核的存在，地球的地壳运动就比较频繁，表现在现象上的就是地震、海啸、火山爆发这些自然现象。我们反过来说，这些地球表面的现象也证实了，地球自身的运动仍然很活跃，地球还很年轻、很有活力，人类还有未来。

二、火山喷发可以带来绿色能源

21世纪人类面临的问题就是能源和环境污染，而地下的岩浆就是一种绿色能源，规模比较大的岩浆可以形成“地热田”。所以火山附近经常会有温泉或者是热泉，它们就是岩浆散发出来的热量导致地下水变热形成的。

地热能是人们发现的一种新能源，它比较廉价，而且对环境没有污染，是一种深受人们喜爱和广泛应用的能源。目前在很多的行业、产业和各个地区等都有地热能的应用。

例如，在火山活动频繁的冰岛，地热能相对充分地发挥它的作用，冰岛人利用地热能为他们提供热水、电力，那里的大部分居民都是通过地热能进行取暖，并利用地热能进行温室蔬菜等的种植，建立室外游泳馆等。

目前，全世界有十几个国家开始利用地热能发电。我国也开始对地热能进行试验和利用，并取得了很好的效果。

三、火山可以制造出新的陆地

我们常常注意的是，海平面上升导致近海的陆地消失。事实上，地球表面大部分都是海水，陆地表面并不大，海底火山爆发后，岩浆会慢慢冷凝成岩石，经过长期积累，岩石会越来越大，越来越多，最终高出水面，形成新的岛屿。

这些由海底火山喷发形成的岛屿在具备一定的规模之后，可以成为人类新的落脚点。夏威夷群岛和冰岛就是两个典型的代表。至今，岛上还有火山在不间断地喷发，喷出岩浆，形成新的陆地。

四、火山喷发可以降低地球的温度

如果说地球有什么巨大的波动是威胁人类生存的？全球变暖无疑是大家最关注的问题。然而，火山喷发，会迟缓这个过程。火山喷发后形成的火山灰云层，会阻挡太阳光，使平均温度下降。这也可以看做是地球天然的温度调节机制。

我国科学家利用特征向量分析、时序叠加分析和谱分析相结合的方法，给出了近50年来我国地面气温场中较为清晰的火山喷发和太阳活动信号。经过分析得出结论：火山信号大大强于太阳活动信号，这和大气环流模式的模拟结果是相一致的；强烈的火山喷发导致全球大部分地区降温，温度最明显的时段是喷发1年多以后，并能持续约半年。

五、火山喷发还可以送给人类多种资源

大家最熟悉的由火山带来的资源就是钻石和硫磺。其实还有一种火山喷发给人类带来的珍贵礼物——火山岩。这些火山岩是火山爆发时喷出地面的岩浆在压力和温度降低后形成的。在冷却过程中岩石中的气体会大量溢出，所以在石头中形成气泡，这种就是黑洞石，也叫蜂窝石。这种石头可以用作装饰材料或者是做景观石。

还有一种是颗粒状呈现红色的火山岩，其结构就像炉灰，它可以用作过滤材料。这种石头的特点是惰性、抗腐蚀性、表面亲水，同时由于其独特的形状和矿物质，其表面积非常大，非常适合微生物生长，因此可以用于污水处理，并可以代替石英砂，活性炭，无烟煤等。

火山造福于人类不仅仅表现在岩石上，火山灰也是非常好的天然肥料，它含有多种农作物所需的养分。在意大利维苏威火山附近，已经开了几家大型化工厂，利用火山喷发的气体制造硼酸、氟水和硫酸化合物。

六、火山旅游资源

火山喷发可以形成多姿多彩的火山景观。许多火山地区都是闻名于世界的旅游胜地，如美国的夏威夷群岛和黄石公园、日本的富士山、意大利的维苏维火山、韩国的济舟岛、新西兰北岛、我们国家的长白山和五大连池等等，举不胜举。

火山熔岩和其它喷发物可以形成的千姿百态的火山景观，再加上火山温泉、瀑布和火山地区丰富的森林植被等等，使得许多火山地区每年都吸引大量的游客，据有关旅游部门统计，我国长白山火山旅游区在旅游旺季游客每天可多达1万多人次。

结束语

对于地球带来巨大影响的，不仅仅是人类的生产活动，地球自身的运动同样会给环境带来巨大的变化，我们所要做的就是充分认识这些规律，从而趋利避害，减少火山对人类生命财产的威胁，合理利用火山带来的这些宝贵资源。

地球从来不只属于人类，但人类永远属于地球！

根据美国地质调查局的研究，黄石公园3次大爆发所喷出的灰烬和岩浆足以填满整个科罗拉多大峡谷。但这还不是最可怕的，近几年，科学家在黄石公园的地下探测到了一个巨型岩浆团。这个岩浆团有多大呢？一旦喷发出来，它可以填满11个科罗拉多大峡谷。

对于黄石火山，NASA曾经提过一个建议，就是在黄石火山中钻个洞，利用高压水泵原理，释放一部分的地热，将这部分地热作为新能源。这听上去似乎百利而无一害。但是事实上操作十分复杂，稍有不慎，不仅不能够释放地热，还会加速火山爆发，所以目前科学家们并没有合适的办法来阻止这座火山可能的喷发。

NASA说，这次喷发比1945年8月美国在日本广岛市投下的原子弹强几百倍，后者估计约为15千吨TNT。据报道，汤加的海底火山爆发，使这个拥有约10万人的岛国笼罩在一层有毒的火山灰中，饮用水被污染，农作物彻底毁坏，至少两个村庄遭破坏得面目全非。

此外，火山爆发还在汤加夺走了至少三条人命，其所引发的海啸则使南美洲国家出现异常海浪袭击，导致秘鲁的两名海滩游客溺死。

时间回到2015年，南太平洋出现了一块新的土地，它把两个原有的岛屿（Hunga Tonga 和 Hunga Ha'apai）连接在了一起。据美国广播公司新闻网（ABC News）当时的报道，一位名为詹皮耶罗·奥巴萨诺的酒店老板参观了这个新形成的岛屿，他和儿子在海滩上漫步，还爬上了最高点。奥巴萨诺是一名居住在汤加的意大利人，他说， 该岛吸引游客的潜力很大。尽管科学家警告称，该地区可能不稳定和危险。

7年后的今天，科学家们的警告应验了。这个被命名为“Hunga-Tonga-Hunga-Ha'apai”的新形成的岛屿，它在1月15日的火山喷发中被毁灭了，现在已经是以前的一个支离破碎的版本。这次爆炸撕裂了这个正在形成的岛屿，引发了一场毁灭性的海啸，附近的汤加被火山灰覆盖，并产生了传播到世界各地的大气冲击波。

上图：1月15日火山爆发前的岛屿。

根据NASA地球天文台的说法，科学家们从未见过这样的喷发，他们说这次喷发可能是一种以前未知的类型。NASA科学家吉姆·加文（Jim Garvin）与哥伦比亚大学（Columbia University）、汤加地质局（Thoman Geological Service）和海洋教育协会（Sea Education Association）的研究人员一起，一直在利用卫星和地面观测，追踪该岛随着时间的变化。

上图：火山爆发后该地区的面貌。

2015年，这两个无人居住的分离的岛屿在成长和连接起来之前，从表面上看似乎是无害的，但它们代表了一个大型水下火山的两个最高部分。这座火山从海底上升了1.1英里（1.8公里），底部宽12英里（20公里）。水下火山口的直径为3.1英里（5公里）。

2015年连接这两个岛屿的陆块，是由于小型但间歇性的爆炸以及Tephra（坠落的火山物质碎屑）和火山灰的稳定积累而形成的。像这样的喷发，被称为“苏尔特”喷发， 是海水渗入火山口并与火山口内的热物质相互作用的结果，导致了新的陆地块和进一步的岛屿生长。

科学家吉姆·加文解释道：“如果只有少量的水流入岩浆，那就像水击中了一个热煎锅。你会看到一闪而过的蒸汽，水很快就会燃烧掉。”

上图：2019年该岛屿的实际景观。

加文和他的同事们正在仔细观察新出现的陆地，以研究侵蚀的影响，比如海浪的持续翻滚和热带风暴的影响，并看看植物和野生动物，从灌木和草到昆虫和鸟类，是如何利用这片新领土的。这些类型的岛屿也很罕见，这增加了它在科学上的重要性； 另一个值得注意的 “苏尔特”型 岛屿是“Surtsey”岛，它于1963年在冰岛附近形成，至今仍存在。

当2021年12月火山再次喷发时，“Hunga-Tonga-Hunga-Ha'apai”岛再次开始认真的增长。到2022年1月上旬，该团队的数据显示，“与12月活动开始前相比，该岛扩大了约 60%，”加文补充说，“这是非常正常的，预期的行为，对我们的团队来说非常令人兴奋。”

但是，这种戏剧性的增长完全是徒劳的。1月13日和14日再次发生爆炸，向天空喷射出大量火山灰。1月15日的猛烈爆炸，将火山物质送入约25英里（40公里）的大气层，而巨大的平流层波以每秒1000英尺（300米每秒）的速度在世界各地传播。第二天，雷达图像显示，这座岛屿的大部分已经被摧毁。

上图：1月15日从太空中看到的火山喷发的加速动画图。

科学家吉姆·加文认为，这不是典型的苏尔特式喷发。他表示：“我们不知道这是为什么？因为我们在 Hunga Tonga-Hunga Ha'apai 上没有安置地震仪。但一定有什么东西削弱了地基中的坚硬岩石，并导致了破火山口北缘的部分坍塌。我们可以把当时的状况想象为平底锅底掉了，让大量的水在非常高的温度下冲入了地下岩浆室。”

确实是高温。大约68华氏度（20 摄氏度）的大量海水与温度超过 1832 华氏度（1000 摄氏度）的岩浆相互作用。 所有这些混合都发生在一个小型岩浆房中，导致了巨大的爆炸性喷发。 吉姆·加文说：“我在火山学方面的一些同事认为这种类型的事件应该有自己的名称。 目前，我们非正式地称其为‘超级苏尔特’喷发。”

科学家估计这次火山喷发释放的能量在5到30兆吨（TNT当量）之间，这个数字基于位移的物质数量、岩石的强度以及喷发云的高度和速度（这是一个初步估计，这么大的范围还需要改进）。 这比1945年在广岛引爆的原子弹威力大了数百倍。相比较而言，1980年的圣海伦火山喷发是24兆吨，而1883年的喀拉喀托火山喷发是令人心碎的200兆吨。“沙皇炸弹”是有史以来最强大的核装置，于1961年爆发，威力达50兆吨。

今后，科学家们将继续监测该地区的火山活动和新生长的迹象。