秘密地震波曾提前警示汤加火山大爆发

研究人员在2022年1月洪阿汤加-洪加哈帕伊火山爆发前发现了一个独特的地震信号，有可能为海洋火山爆发提供预警。通过分析750公里外探测到的瑞利波，科学家们认为地壳断裂使海水与岩浆混合，引发了火山爆发。

洪加火山爆发图片来自美国国家海洋和大气管理局的 GOES-17 卫星。 图片来源：美国国家海洋和大气管理局

地震波发出预警

就在 2022 年 1 月洪加汤加-洪加哈帕伊火山大规模喷发前 15 分钟，两个遥远的监测站记录到了地震波。 研究人员现在相信，这些早期信号有助于预测其他偏远海洋火山的类似喷发。

据研究人员称，这种地震波很可能是火山口壁下海洋地壳薄弱区域的断裂造成的。 这一断裂使得海水和岩浆在火山地下岩浆室上方的空间混合，引发了强烈的爆炸反应，从而引发了火山爆发。

该研究发表在地球物理研究快报上，为火山爆发的预警信号提供了新的见解。 该期刊是美国地球物理联盟的公开出版物，主要刊登与地球和空间科学密切相关的高影响力报告。

2022 年 1 月 15 日，GOES-17 卫星拍摄到洪加汤加-洪加哈帕伊火山水下喷发产生的伞状云的图像。 此外，还可以看到新月形的弓形冲击波和许多照明冲击。 资料来源：美国国家航空航天局地球观测站拍摄，Joshua Stevens 使用由 NOAA 和 NESDIS 提供的 GOES 图像。

减灾潜力

这些研究成果建立在研究人员之前监测偏远火山的工作基础之上。 在这种情况下，在距离火山 750 公里（约 466 英里）的地方探测到了瑞利波（一种在地球表面移动的地震波）。

东京大学火山学家 Mie Ichihara 是这项研究的共同作者之一，她说："早期预警对于减灾非常重要。岛屿火山会引发海啸，这是一个重大危险。"

剧烈喷发的无声前兆

Hunga Tonga-Hunga Ha'apai 是汤加王国西太平洋上的一座海洋火山。 这座海山是太平洋板块俯冲到澳大利亚板块之下形成的，这一过程产生岩浆并导致火山爆发。

2022 年 1 月 15 日，这座火山以破纪录的能量喷发，将 58000 个奥林匹克游泳池的水蒸气注入平流层，引发了一场史无前例的闪电风暴，并引发了海啸。 在这次大规模喷发之前，1 月 14 日发生了一次规模较小的喷发，在此之前，火山喷发活动持续了一个月。

研究人员仍在争论喷发的确切开始时间，不过大多数人都认为喷发是在协调世界时（UTC）4:00 后不久开始的。 新研究报告称，瑞利波在协调世界时 3:45 左右开始。

瑞利波探测

研究人员利用地震数据分析了瑞利波，在斐济岛和富图纳岛的地震站，仪器探测到了瑞利波，但人类感觉不到。 虽然瑞利波是火山爆发和地震的常见特征，但研究人员认为，这种波标志着一种前兆事件，也可能是大规模火山爆发的原因。

这项研究的第一作者、东京大学火山学研究生 Takuro Horiuchi 说："许多火山爆发之前都有地震活动。然而，这种地震信号很微弱，只有在火山周围几公里的范围内才能探测到。相比之下，这个地震信号传播了很远的距离，表明这是一个巨大的地震事件。我们认为，异常的大运动始于前兆。"

海山的秘密

科学家们可能永远也不知道究竟是什么导致了这次巨大的"火山口形成"喷发，但 Ichihara 认为，这个过程并不是瞬间发生的。 相反，她认为这一前兆事件是最终导致火山爆发的地下过程的开始。

但是，要确定这些罕见的巨大喷发的起源是很困难的。Ichihara说："观测到的形成火山口的喷发非常少，而亲眼目睹的海洋中形成火山口的喷发就更少了。这给出了导致火山口形成过程的一种假设，但我不会说这是唯一的假设。"

无论如何，探测到早期喷发信号可能会给岛国和沿海地区更多宝贵的时间，以便在面临即将到来的海啸- 时做好准备，即使在地表无法感受到信号。

"在火山爆发时，我们并没有想到要实时使用这种分析方法。但也许下一次水下发生重大喷发时，当地的天文台可以从数据中识别出来"。