東加火山爆發至少打破兩項紀錄
探測技術進步為火山研究提供重要資訊
2022年1月15日，南太平洋島國東加首都努庫阿洛法以北約65公裡處的一座名為洪阿哈阿帕伊的火山爆發了，其巨大的火山灰噴發場景震撼了世界，由不同衛星拍下的清晰圖像在各類媒體上快速傳播，引起廣泛關注。這座火山坐落在東加-克馬德克火山弧（Tonga-Kermadec volcanic arc）内，是一條大部分位于海水下的火山線，火山從海底升起2000多米高。
這次火山噴發過程至少打破了兩項紀錄。根據美國國家航空航天局（NASA）的報告，火山噴出的羽流所達到的高度超過了以往衛星所捕獲到的最高紀錄，達58公裡，大量的氣體和灰燼沖過對流層、平流層，到達中間層内。在此之前，觀測到的最高火山羽流發生在1991年菲律賓皮納圖博山（Mount Pinatubo）爆發時，高達35公裡。
這次，來自NASA蘭利研究中心（Langley Research Center）的科研人員分析了位于西經137.2°的GOES-17和位于東經140.7°的Himawari-8兩顆靜止氣象衛星的資料，每10分鐘可獲得一次對雲體的紅外測溫資訊。一般情況下，可将這些溫度資訊與數值模式計算的溫度和高度進行比較來确定雲的高度，但在雲體發展到對流層以上後會産生不确定的誤差。這次由于有了從兩個不同角度擷取的資料，可以通過幾何方法來計算雲系各部分的位置，重構數字化的三維雲體圖像。根據這些觀測資訊與計算結果，可以看到最初的噴發大約在30分鐘内從海面迅速沖到58公裡，随後，又發生了一個次級脈沖，達到50公裡。
另一項紀錄是噴發過程中産生了巨量的閃電，三天内達59萬次，其中約40萬次發生在爆發後的六小時内，如此高頻次的集中閃擊是非同尋常的。上一次監測到的最大火山閃電事件發生在2018年，印度尼西亞拉卡塔島的喀拉喀托（Anak Krakatau）火山爆發，在一周内産生了約34萬次閃擊。這些結果源于芬蘭維薩拉（Vaisala）公司的研究團隊，資料由維薩拉建設的GLD360全球閃電網——一個可以實時捕捉全球閃電發生的監測網絡測得。
洪阿哈阿帕伊火山是一座主體部分在水下綿延20多公裡的海底火山。一般情況下深海火山爆發很少穿過海洋表面形成劇烈噴發，水的壓力會抑制爆發力的增長。但這次噴發的火山口最深處距海面隻有250米，相對淺的水層難以産生足夠的抑制力。相反，當爆發發生後，這些水反而構成了助力的能量。據《自然》雜志引述地球科學專家的解釋，“一些強大的噴發都與水的助力有關”。水與噴發物相遇後快速加熱形成蒸汽，體積迅速膨脹，有效地将岩漿中的熱能轉化為噴發動能。
這次東加火山爆發構成了一次典型的地球系統突發變化過程，岩石圈、水圈、大氣圈、生物圈等發生了劇烈的變化和互相作用，産生了廣泛的影響，需要從更多的視角分析。從這次事件後擷取的各類資料看，探測技術的進步确實發揮了重要作用，提供了大量清晰、生動的實況資訊，無論是專業人員還是公衆，都可以在各自認知程度的基礎上了解火山爆發的真實場景，這顯然有助于研究的深入、自然災害防禦能力的提升和相關科學知識的普及。