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[科普中國]-火山重塑夏威夷 熔巖爆發(fā)有多恐怖

中國科普博覽
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中國科協(xié)、中科院攜手“互聯(lián)網(wǎng)+科普”平臺(tái),深耕科普內(nèi)容創(chuàng)作
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位于夏威夷的基拉韋厄火山,自今年5月3日起噴發(fā),已于8月底逐漸減弱。噴發(fā)期間,當(dāng)?shù)夭糠致糜喂静活櫣俜骄?,仍組織游客乘船前往熔巖入??谟^看“熔巖霧靄”,甚至突破安全警戒線近距離觀看。據(jù)報(bào)道,一艘觀光船7月16日早間搭載游客觀看火山熔巖流入大海的景象時(shí),飛濺的熔巖擊中觀光船,擊穿船頂并造成至少23人受傷,其中一人腿部骨折。

火山噴發(fā)為什么會(huì)造成極大破壞?

即便具有較強(qiáng)的規(guī)律性,火山爆發(fā)在歷史上也仍然給人類造成了巨大的損失。如大家熟知的龐貝古城就是在公元79年8月24日維蘇威火山爆發(fā)時(shí),被火山灰一夜之間完全覆蓋的。

實(shí)際上,發(fā)育火山的地區(qū)就像為了彌補(bǔ)這些災(zāi)害對人類造成的損害一般,在工農(nóng)業(yè)上都有著巨大的優(yōu)勢?;鹕交也粌H可以給土壤提供豐富的養(yǎng)料,還是重要的非金屬原材料,早在羅馬時(shí)期人類就已經(jīng)將其開發(fā)出類似水泥的用途;火山或者火成巖發(fā)育的地區(qū)大都是重要的多金屬礦床成礦遠(yuǎn)景區(qū)——雖然火成巖的成礦模式有著極大的波動(dòng)性,但對于人類發(fā)展至關(guān)重要的銅、鉛、錫在火山發(fā)育地區(qū)產(chǎn)出的概率大大提高。

坐落在火成巖上方的馬納羅拉(意大利)

(圖片來源:趙反 拍攝)

這些有利的城市興建條件,造就了許多依(火)山而建的古代城市。然而火山一旦強(qiáng)烈爆發(fā),就會(huì)對這些城市造成毀滅性的打擊,并給人類造成極為深刻的記憶。如在火山發(fā)育地區(qū)的滅世或地獄的描寫,都會(huì)涉及到從天而降的大火、翻滾的火海、遮天蔽日的濃煙從坑中冒出,以及江河中水味變苦等火山爆發(fā)時(shí)的景象和異常(如圣經(jīng)中的啟示錄)。

想象畫,但丁在《神曲》中描繪的熔巖地獄場景

(來源:Visualhunt.com)

火山噴發(fā)的威力,大到突破你的想象邊際

歷史上人類所能夠親眼見證的火山爆發(fā),不過是火山能量的九牛一毛而已?;鹕奖l(fā)的威力——以改造地形的能力為例,堪稱自然災(zāi)害之首。比如藏身太平洋深處的大塔穆火山,其實(shí)際面積長約450千米,寬約650千米,主峰高度超過4000米,面積超過了韓國的行政面積,也是目前人類所知最大的火山。

大塔穆火山(紅色圈定范圍為大致輪廓)同周邊國家面積的比較

我們通常用噴發(fā)物總質(zhì)量與噴發(fā)柱高度作為衡量標(biāo)準(zhǔn),將火山噴發(fā)分為8個(gè)等級——即火山爆發(fā)指數(shù)(Volcanic Explosivity Index,簡稱VEI)。當(dāng)VEI達(dá)到8就稱為超級火山,其釋放的能量相當(dāng)于9.8級地震,噴發(fā)物體積超過100立方千米,噴發(fā)柱高度超過25公里(遠(yuǎn)超一般飛機(jī)的升限)。如63萬年前噴發(fā)的黃石火山,目前尚在活躍之中,一旦爆發(fā)將產(chǎn)生全球性的災(zāi)難。那時(shí),整個(gè)地球?qū)⑦M(jìn)入一個(gè)短暫的冰河時(shí)期,物種和數(shù)量都會(huì)急速下降,人類也會(huì)因此損失超過一半的人口。

正在積蓄能量的黃石火山

來源:Pixabay.com

觀測火山的正確方法

正確觀測的火山的方法就是:在家里一邊喝著可樂一邊吃著爆米花看新聞直播……好吧我承認(rèn)這是抖機(jī)靈。實(shí)際的情況是,雖然我們對于火山噴發(fā)掌握的情況已經(jīng)比較多了,但近距離觀測火山噴發(fā)依然具有極大的危險(xiǎn)性。

首先,對于火山的研究,地質(zhì)學(xué)家所采用的常規(guī)手段并不是直接觀測,而是大量的遙感觀測;其次,你所看到的照片除了有專業(yè)攝影師冒著風(fēng)險(xiǎn)拍攝的,更多的近距離觀測是使用預(yù)先設(shè)定好的遙控?cái)z像機(jī)、無人機(jī)和機(jī)器人等設(shè)備進(jìn)行的,總之既滿足了保護(hù)人員安全的要求,也達(dá)到了采集數(shù)據(jù)的目的。

實(shí)際火山研究人員未著防護(hù)服觀測時(shí)距離火山口的距離

(圖片來源:https://volcanoes.usgs.gov/)

但即便是專業(yè)攝影師冒險(xiǎn)拍攝,也并非你所理解的冒險(xiǎn)。比如,攝影師們選擇拍攝的地點(diǎn)和火山都是反復(fù)考量過的:基性火山巖漿因?yàn)檎吵矶冗h(yuǎn)低于酸性火山巖,其巖漿就會(huì)沿著裂隙較為安靜地流淌,而后者就會(huì)產(chǎn)生較為猛烈的噴發(fā);

與此同時(shí),攝影師也會(huì)穿著防護(hù)服,在保證自身基本安全的前提下,最終在距離巖漿百米左右的位置進(jìn)行拍攝。比較常見的防護(hù)措施是穿著消防防護(hù)服,在隔絕熱量的同時(shí)也能夠保證人員呼吸。

更重要的一點(diǎn)是,專業(yè)攝影師都會(huì)采用長焦鏡頭拍攝,加上拍攝時(shí)間多是黑天,加強(qiáng)了巖漿的視覺效果,使最終的攝影作品有一種近在眼前的感覺。但如果你貿(mào)然地以你的主觀判斷接近流動(dòng)的巖漿,那么你就危險(xiǎn)了。

同時(shí)采用多種方法最終達(dá)到巖漿近在眼前的攝影作品

(圖片來源:Pixabay.com)

我們?nèi)绾未_定火山的爆發(fā)時(shí)間呢

我國火成巖發(fā)育帶主要集中在環(huán)渤海一圈、內(nèi)蒙南部和山西河北北部一線、滇川藏的部分地區(qū)和兩湖地區(qū)。至于火山,或者活火山,中國境內(nèi)發(fā)育就更少了,大概用一雙手可以數(shù)清楚,基本就分布在新疆、云南、吉林和黑龍江等地。目前,我國有據(jù)可查的是1951年新疆的阿什庫勒火山噴發(fā),如果不是一個(gè)放羊人看到后告訴了新疆日報(bào)的記者,可能連這次記錄也夠嗆能留下來。

我國全新世火山分布圖

(圖片來源:洪漢凈等. 中國火山危險(xiǎn)性等級與活動(dòng)性分類, 2007)

不僅如此,我國死火山的界定時(shí)間定為1萬年,原因就是如果我們界定年限過窄,就差不多只剩下死火山了。而我們的鄰國日本的界定年限則窄的多,界定年限為200年,按照日本的標(biāo)準(zhǔn)來看,我國需要研究監(jiān)測的火山就太多了。

目前,我國并沒有設(shè)立相應(yīng)的火山監(jiān)測和預(yù)警機(jī)制,在這方面日本、美國等國家做出了巨大的貢獻(xiàn)。特別是美國,憑借其強(qiáng)大的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)實(shí)力,監(jiān)測范圍可以涵蓋太平洋和大西洋,面積超過整個(gè)地球的一半,并通過火山災(zāi)害援助計(jì)劃(Volcano Disaster Assistance Program)向全球提供火山監(jiān)測和預(yù)警技術(shù)。

美國地質(zhì)調(diào)查局火山災(zāi)害項(xiàng)目分布的網(wǎng)頁截圖

(圖片來源:https://volcanoes.usgs.gov/)

美國通過其五個(gè)火山觀測站——阿拉斯加火山觀測站(AVO)、加州火山觀測站(CalVO)、Cascades火山天文臺(tái)(CVO)、夏威夷火山觀測站(HVO)、黃石火山天文臺(tái)(YVO)監(jiān)測其領(lǐng)土及周邊大約170座火山,其中重點(diǎn)監(jiān)控近期活躍的火山約50座,最終通過美國地質(zhì)調(diào)查局(USGS)向公眾發(fā)布有關(guān)火山活動(dòng)的信息和警告。

其預(yù)警系統(tǒng)包含兩個(gè)部分,第一部分是向民眾的預(yù)警部分,包含正常、關(guān)注、監(jiān)測和警告四個(gè)等級(見下表):

第二部分則是告知航空部門有關(guān)大氣中的灰燼危害情況,采用顏色代碼:

美國地質(zhì)調(diào)查局的各級火山預(yù)警標(biāo)識(shí)

(圖片來源:https://volcanoes.usgs.gov/)

總而言之,如果當(dāng)?shù)夭块T還沒有發(fā)布火山爆發(fā)預(yù)警,那么火山爆發(fā)的可能性還是比較小的。如果對火山充(you)滿(qian)興(ren)趣(xing),可以在火山觀測機(jī)構(gòu)的指導(dǎo)下前往觀看。

在美國的黃石,意大利的維蘇威和埃特納,或者冰島的火山觀測中心等,都有專業(yè)的火山觀測組織,甚至還有供游人參觀的較為穩(wěn)定的巖漿通道,觀測安全性會(huì)高得多;而一般的旅游組織對地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的掌控能力可以說接近于零,憑著一腔熱血進(jìn)入火山活躍地區(qū)拍攝發(fā)朋友圈就更是“找死”行為了。

參考文獻(xiàn)

  1. Bernhard Steinberger and Richard J. O'Connell:Advection of plumes in mantle flow: implications for hotspotmotion,mantle viscosity and plume distribution,Geophys. J. Int. (1998) 132, 412—434

  2. 洪漢凈等. 中國火山危險(xiǎn)性等級與活動(dòng)性分類[J]. 地震地質(zhì), 2007, 29(03): 447-456

  3. https://www.data.jma.go.jp/svd/vois/data/tokyo/STOCK/kaisetsu/volcano_disaster.htm

  4. https://volcanoes.usgs.gov/

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