汤加火山喷发给当地人民带来了巨大灾难，目前搜救工作举世关心。这次火山喷发为何如此猛烈？

剧烈喷发产生的灰白色气体和火山灰，形成一朵超级巨大的蘑菇云，犹如一朵“死亡之花”在太空中慢慢盛开；清晰可见的环状冲击波向四周扩散，激烈波动的海水引发跨洋海啸——多国卫星拍摄到的汤加火山喷发场景，令人震撼而揪心。

汤加火山位于环太平洋“火环”

环太平洋“火环”（Pacific Ring of Fire）又称环太平洋火山地震带，是一个围绕太平洋频繁发生地震和火山爆发的地区，全长约4万公里，呈马蹄形。全球90％的地震、81％的大地震以及75％的火山喷发都发生在环太平洋“火环”。

据中国科学院南海海洋研究所张锦昌、邱强、杨晓东、周志远等科研人员介绍，汤加火山位于环太平洋“火环”的西南端。由于活跃的板块运动，导致该区的地质结构复杂，火山和地震灾害频发。但同样位于环太平洋“火环”上，为什么夏威夷火山平静温和，而汤加火山性烈如火？

张锦昌解释说，这是因为两种火山属于不同类型的海底火山。海底火山大致可以分成洋脊火山、海沟火山、洋盆火山三种类型。

洋脊火山形成于大洋中脊，是大洋板块扩张的边界，也是海洋地壳增生的地方。这类型火山沿着大洋中脊走向喷发，构成一条条绵长的山脉。

海沟火山形成于海沟，是板块汇聚的边界，也是海洋地壳俯冲消亡的地方。这类型火山沿着海沟分布，呈现出弧状的火山岛弧，例如印尼的喀拉喀托火山。

洋盆火山形成于大洋盆地内，属于大洋板块内部的火山，是地幔热点喷发岩浆的地方，主要包括海底火山链、平顶海山、洋底高原等，例如美国夏威夷的冒纳罗亚火山。

“夏威夷火山和汤加火山都是活火山，时不时就喷发一次，但两座火山的类型不同。夏威夷是洋盆火山，汤加是海沟火山。由于不同的地质成因，夏威夷火山动力学上较弱，物质能量相对小，所以温和一些。”张锦昌说。

对全球影响尚待观察和研究

汤加火山喷发时产生的巨型“蘑菇云”令人触目惊心。

据张锦昌介绍，这是因为海底火山喷发会产生大量的气体，主要是来自地球深部的水蒸气、二氧化碳、二氧化硫及一些挥发性物质，还有大量火山碎屑物质及炽热的熔岩喷出，在空中冷凝为火山灰、火山弹以及火山碎屑。

海底火山喷发对水圈、生物圈、大气圈等多圈层的环境，无疑都会造成巨大影响。据悉，印尼苏门答腊岛的多巴火山，在最近一次喷发中，硫化物与空气中的水分子结合后形成酸雨，导致植被遭到大量破坏。高温、含有毒物质的火山灰大面积降落在周边地区，造成了大规模人和动物伤亡。

另外，火山灰进入并停留在大气圈中的平流层，火山灰中的物质会反射阳光，导致进入地表的阳光减少，造成大范围的降温。同时，火山喷发的颗粒物落入广阔的海洋，为海洋藻类提供了肥料，促进了海藻的生长，增强了它们对二氧化碳这个温室气体的吸收，也可以给地球降温。

“然而，火山喷发将原本埋藏在地球深部的二氧化碳释放出来，是给地球升温的。但火山喷发在时间和空间上究竟给全球带来什么样的气候变化，还有待持续的科学观测和进一步的研究。”张锦昌说。

据美国地质调查局估计，此次火山喷发的能量，相当于5.8级地震，然而却产生了超乎想象的越洋海啸。目前海啸产生的具体机制不清晰，很可能是由于火山喷发导致火山山体大面积垮塌，再加上激波的双重效应，产生了越洋海啸。

“俯冲带加工厂”

环太平洋为什么会有一个“火环”？因为这片区域位于太平洋板块与欧亚板块、澳大利亚板块和美洲板块汇聚的区域，是地球上的“俯冲带加工厂”。

俯冲带，是指大洋板块俯冲于大陆板块之下的构造带，这里是地球表面物质和深部物质汇合、能量交换的地方。据同济大学海洋与地球科学学院汪品先院士在《地球系统与演变》书中介绍，当大洋板块俯冲的时候，就会将沉积岩、玄武岩和海水一起带进地幔深处。随着俯冲深度的增加，俯冲板片不断发生变质、脱水。最终，当俯冲板片到了80公里的深处，角闪石发生分解，释放出水分和其他挥发性物质，降低了地幔固相线，使得地幔熔融、岩浆上涌，通过火山喷发和岩浆活动，沿着俯冲带形成火山弧。

具体来说有两种情况：如果大洋板块俯冲到大陆板块之下，形成的是大陆弧，比如北美西岸的卡斯凯迪亚山脉、南美西岸的安第斯山脉；如果俯冲带发生在大洋内部，大洋板块向大洋板块俯冲，形成的是大洋弧，比如西太平洋绵延2800公里的伊豆－小笠原－马里亚纳岛弧。

在这里，太平洋板块残存的古老洋壳，因为温度低、水深大，俯冲到年轻的菲律宾板块之下，形成了地球上最深的海沟——水深近11000米的马里亚纳海沟。当太平洋板块向西俯冲到澳大利亚板块之下，就形成了地球上第二深渊——水深近10800米的汤加海沟。

如果把俯冲带比喻为一个工厂，原料就是洋壳和大洋沉积，产品就是岩浆和陆壳，生产过程产生的废品，就是经过脱水和熔融过程后俯冲到地幔深处的板片。科学家通过深入分析火山喷发产生的物质的地球化学指标，可以进一步了解“俯冲带加工厂”深部的生产过程。

真切认识环太平洋“火环”

与汤加一样，位于环太平洋“火环”上的太平洋岛国巴布亚新几内亚，境内也多火山。距离新不列颠海沟最近的城市拉包尔，附近就有多座活火山。

1994年，当地一座名为Tavurvur的活火山在沉寂了半个多世纪后喷发，大量的火山灰和炙热的气体，瞬间毁掉了拉包尔整座城市80％的建筑。20年后，这座生命力旺盛的活火山再次喷发，大量的石头和火山灰被喷到距离海平面18公里的高空，曾迫使多个航班绕道。

2015年7月，记者曾跟随上海“彩虹鱼”项目科考团队前往拉包尔，乘坐“兰金”号停泊在Tavurvur火山脚下的海面上

为进一步了解火山，“兰金”号船长还带领考察队员爬到火山口实地察看。

从“兰金”号乘坐小艇来到火山脚下，黝黑细腻的火山泥铺满了海滩，有的地方还冒着热气，脚底仿佛踩在了“地热垫”上，烫得不能在一个地方久站，但海水却是温暖而清澈。

火山喷出的多种物质冷却后，乱七八糟地堆在了火山上。从山脚向上攀登，仿佛在攀登一个巨大的乱石堆，没有任何山路可走。刚刚喷发不久的火山，散发着浓烈的硫磺味。有的山体缝隙里还冒着热气，石头摸上去还在发烫；有的岩浆喷出来后还没有形成石头，只在外面包裹了一层硬壳，里面是软软的一大坨物质；有的物质形成的石头比铁还坚硬，棱角比刀子还锋利。

黑色的火山口好像一口凹下去的圆形大锅。站在大锅的边缘往下看，锅里深不见底、热气腾腾。巨大的石头裂缝里都冒着白色的热气，时大时小，硫磺味扑鼻而来，裂缝周围的石头颜色明显不同。亲眼目睹火山口，让考察队员对太平洋“火环”有了更真切的认识。

目前，“性烈如火”的汤加火山喷发，表明该地火山口已经苏醒，喷发活跃期可能持续数周甚至数年，尚不清楚是否达峰值，更不知何时才能安静下来。如果再度喷发，汤加有可能遭到海啸、暴雨、洪水和强风等“灾害链”的破坏性侵袭。专家呼吁国际社会加强对汤加受灾人民的援助，同时加强监测，做好迎战更多“灾害链”的准备。

汤加火山喷发

影响几何？

南太平洋岛国汤加的洪阿哈阿帕伊岛近日发生剧烈海底火山喷发，并引发海啸。如此大规模火山爆发是否会影响全球的气候，导致全球降温？对我国又有什么影响？

1月14日，汤加首都努库阿洛法以北约65公里处的洪阿哈阿帕伊岛开始发生火山喷发，15日再次喷发。火山喷发致使大量火山灰、气体与水蒸气进入高空形成巨大云团，喷发至高空20千米处。澳大利亚和新西兰多名专家分析认为，这可能是30年来全球规模最大的一次海底火山喷发。

中国天气网天气首席分析师胡啸表示，1815年位于印度尼西亚的坦博拉火山爆发，多达150万立方千米的尘埃和岩石被抛向空中，导致1816年美国出现明显寒冷天气，西欧出现罕见大雨，我国南方地区气温明显下降，反常的寒冷气候将树木和水稻冻死，导致出现饥荒。有学者认为，这是由于坦博拉火山爆发导致的气候极端事件，并将1816年称为“无夏之年”。

中国地质科学院地质研究所副研究员董汉文表示，国际上通用判别火山爆发大小的指标称为火山爆发指数（Volcanic Explosivity Index，简称VEI），是以火山喷出碎屑物的体积、火山灰超过峰顶或进入大气层的高度，以及火山喷发的类型等因素来综合衡量火山爆发强烈程度，分为8个等级。

一般而言，火山爆发级别的大小受控于火山喷发的碎屑物总量和持续时间等因素，火山学家不可能在短时间内给出火山爆发级别。目前，还不能确定汤加火山的爆发指数，而且火山喷发所导致的进入平流层的二氧化硫浓度也没有特别准确的评估，目前只能通过喷发的状态初步推测可能不低于VEI5级，因此尚不能判断本次火山爆发对未来气候的影响程度。

“从爆发状态记录看，汤加火山喷发的能量远远不及坦博拉火山爆发。”董汉文说，“目前，已经有科学家开始计算汤加火山喷发后二氧化硫浓度等数据，对未来气候变化提供参考。”

另据胡啸介绍，从更长时间尺度来说，火山爆发对气候的影响并不是决定性的。从我国1500年至1850年小冰河气候期的气温变化可以发现，1790年以后到1900年，我国气候普遍寒冷。在1815年坦博拉火山喷发之前，我国就开始显著转冷，而这个时期最冷则出现在1870年前后。坦博拉火山VEI7级别的喷发虽然会明显改变短时的天气走势，但对气候的影响并不是决定性的。

因此，汤加火山爆发对短期天气或许有影响，至于是否会影响气候长期变化，目前下结论还为时尚早。

此次火山爆发会对我国产生什么影响？董汉文表示：“汤加位于南半球，对北半球的影响没有那么快，也没有那么直观。据海啸预警中心最新监测结果显示，我国沿海海域于16日凌晨监测到海啸波，最大海啸波幅约20厘米 ，尽管影响较小，但我国海南、浙江、福建等地仍需要加强防范。”