2022年汤加火山爆发的结果(汤加火山喷发)

研究人员详细揭示汤加火山爆发过程

2022年3月18日，《研究进展》（ Earthquake Research Advances ）杂志刊发文章《地表下：由洪加汤加-洪加哈帕伊火山海底喷发引发的压力诱导行星级波动、火山闪电和气态云提供了一个很好的研究机会》（Under the Surface: Pressure-induced planetary-scale wes, volcanic lightning, and gaseous clouds caused by the submarine eruption of Hunga Tonga-Hunga Ha’apai Volcano provide an excellent research opportunity），文章指出，洪加汤加-洪加哈帕伊火山爆发引发海啸，并引发在全球传播数次的大气波动。与此同时，火山喷发柱也将气体和火山灰喷射至平流层下部的大气中间层。

2022年汤加火山爆发的结果(汤加火山喷发)

通过收集火山爆发时获得的、火山学、声波和闪电数据，该研究详细揭示了在2022年1月15日发生的洪加汤加-洪加哈帕伊火山爆发事件。火山喷发时的个小时产生了快速传播的海啸波、长周期波、声响巨大的声波、次声波、异常强烈的火山闪电以及不稳定且瞬间喷发高度可达58km高度的大气中间层的火山喷发柱。由于高能信号遍布全球，所以合成叠加记录也记载了在潜伏期发生的偶发事件，它们与在斐济记录的次声压力波形具有很好的相关性。在火山喷发的初几小时，全球均观测到引力波的信号。由于这些振幅大和波长长的信号受到由不稳定但准连续喷发释放的含有地幔、熔体和气体的岩浆混合物驱使的大气的影响，而且受大气影响的时间比现代仪器记录的大破裂持续的时间长得多，从而产生了一种源自压缩空气和周围（波浪）海面相互作用的冲击波。这种冲击波不同于传统意义上的滑动、山体滑坡或破火山口坍塌引发的海啸波浪，其由与热的、富含挥发物的火山喷发柱相关的挥发物的超临界性质引起的巨大体积变化所致。而火山喷发柱的时间序列可以通过计算转化为体积流量和质量流量。计算后可知，火山喷发时间约为12h，火山喷发的体积和质量估计分别约为1.9 km3和2900太克。由于岩浆与海水的相互作用，伴随着高单位质量电荷和喷发前溶解挥发物的高浓度，细灰的产生增强了闪电频率和强度，从而为火山喷发柱活动和喷发幅度提供了一个快速的度量标准。

研究人员表示，此次描述高能量火山爆发及其伴随现象的复杂非线对于灾害减轻、火山喷发预测以及未来灾害的及时响应具有重要意义。

转载本文请注明来源及作者：科学院兰州文献情报中心《气球科学动态监测快报》2022年第07期，王晓晨 编译。

新研究证实了汤加火山爆发引发的大规模全球扰动

近，汤加的Hunga Tonga-Hunga Ha'apai火山在2022年1月15日04:14:45（UT）的喷发被证实在地球大气中发起了影响深远的大规模全球扰动。 通过利用分布在全球各地的5000多个全球导航卫星系统(GNSS)地面接收器记录的数据，麻省理工学院Haystack天文台的科学家和他们来自挪威北极大学的合作伙伴已经观察到大量证据表明在很长一段时间内火山爆发产生的大气波及其在地球表面300公里以上的电离层印记。

这些大气波在喷发后至少活跃了四天并绕地球三圈。电离层扰动六次经过美国上空，起初是由西向东，后来是反向。

这次火山事件异常强大，其释放出的能量相当于1945年部署的1000枚的规模。科学家们已经知道，爆炸性的火山爆发和可以引发一系列的大气压力波，其中包括声波，它们可以扰动震中上方几百公里的高层大气。当在海洋上空时，它们可以引发海啸波从而引发高层大气层的扰动。这次汤加火山爆发的结果让这个团队感到惊讶，特别是其地理范围和多天的持续时间。这些发现终表明了大气波和全球电离层联系的新方式。

这项新研究于当地时间2022年3月23日发表在同行评议的《Frontiers in Astronomy and Space Sciences》上。

研究人员认为这些扰动是兰姆波的影响；这些以数学家Horace Lamb命名的波在全球范围内以音速传播，振幅不会有太大的减少。虽然这些波主要位于地球表面附近，但它们可以通过复杂的途径与电离层交换能量。正如新论文中所指的那样，盛行的兰姆波以前曾被为对1883年喀拉喀托火山爆发和其他地质灾害的大气反应。而现在这项研究为它们在全球电离层中的长期印记提供了大量的个证据。

在美国科学基金会的支持下，Haystack自2000年以来一直在收集全球GNSS网络观测数据以每天研究重要的总电子含量信息。该观测站跟地球空间界分享这些数据以实现对各种前沿领域的创新研究。一种特殊形式的空间天气--由电离层波引起，称为流动电离层扰动(TID)--通常由包括来自太阳的突然能量输入、地面天气和人为干扰的过程激发。例如，Haystack科学家利用TID观测提供了个证明日食可以在地球大气层中引发弓形波证据。

论文的作者Shunrong Zhang表示：“已知只有严重的太阳风暴才会产生TID在太空中传播数小时，甚至数天；火山爆发和通常只在数千公里内产生电离层干扰。通过探测这些重大的喷发引起的空间电离层干扰，我们不仅发现了兰姆波的产生及其几天的全球传播，而且还发现了一个基本的新物理过程。，地表和低层大气的信号可以产生巨大的轰动，甚至在太空深处。”

除了这些结果，Haystack的科学家们继续对汤加喷发产生的严重空间天气影响展开了额外的研究。

汤加火山爆发的原因及影响

汤加火山爆发的主要原因是受到地理位置影响，汤加位于环太平洋火山带，处于大洋板块交界处，地质活动频繁，时常会有和火山喷发。汤加火山爆发的主要影响有引发海啸、空气污染、环境危害、引发洪水、威胁人身安全等。

汤加火山爆发的原因及影响

在汤加爆发的火山是海山，因为长年累月的积累，导致本次火山爆发威力较大，波及的范围也比较广泛。

汤加海山爆发后，巨大的能量会引发海啸冲击海岸，同时巨大的地底震动会引起汤加岛屿内河流的沸腾，进而引发洪水。

汤加海山爆发后，喷发带来的碎石会砸伤人，严重威胁人身安全，喷发的岩浆温度很高，会灼烧大量的农作物破坏自然环境，同时喷发带来的火山灰夹杂着有毒气体，严重污染空气。