汤加火山爆发至少打破两项纪录
探测技术进步为火山研究提供重要信息
2022年1月15日，南太平洋岛国汤加首都努库阿洛法以北约65公里处的一座名为洪阿哈阿帕伊的火山爆发了，其巨大的火山灰喷发场景震撼了世界，由不同卫星拍下的清晰图像在各类媒体上快速传播，引起广泛关注。这座火山坐落在汤加-克马德克火山弧（tonga-kermadec volcanic arc）内，是一条大部分位于海水下的火山线，火山从海底升起2000多米高。
这次火山喷发过程至少打破了两项纪录。根据美国国家航空航天局（nasa）的报告，火山喷出的羽流所达到的高度超过了以往卫星所捕获到的最高纪录，达58公里，大量的气体和灰烬冲过对流层、平流层，到达中间层内。在此之前，观测到的最高火山羽流发生在1991年菲律宾皮纳图博山（mount pinatubo）爆发时，高达35公里。
这次，来自nasa兰利研究中心（langley research center）的科研人员分析了位于西经137.2°的goes-17和位于东经140.7°的himawari-8两颗静止气象卫星的资料，每10分钟可获得一次对云体的红外测温信息。一般情况下，可将这些温度信息与数值模式计算的温度和高度进行比较来确定云的高度，但在云体发展到对流层以上后会产生不确定的误差。这次由于有了从两个不同角度获取的资料，可以通过几何方法来计算云系各部分的位置，重构数字化的三维云体图像。根据这些观测信息与计算结果，可以看到最初的喷发大约在30分钟内从海面迅速冲到58公里，随后，又发生了一个次级脉冲，达到50公里。
另一项纪录是喷发过程中产生了巨量的闪电，三天内达59万次，其中约40万次发生在爆发后的六小时内，如此高频次的集中闪击是非同寻常的。上一次监测到的最大火山闪电事件发生在2018年，印度尼西亚拉卡塔岛的喀拉喀托（anak krakatau）火山爆发，在一周内产生了约34万次闪击。这些结果源于芬兰维萨拉（vaisala）公司的研究团队，数据由维萨拉建设的gld360全球闪电网——一个可以实时捕捉全球闪电发生的监测网络测得。
洪阿哈阿帕伊火山是一座主体部分在水下绵延20多公里的海底火山。一般情况下深海火山爆发很少穿过海洋表面形成剧烈喷发，水的压力会抑制爆发力的增长。但这次喷发的火山口最深处距海面只有250米，相对浅的水层难以产生足够的抑制力。相反，当爆发发生后，这些水反而构成了助力的能量。据《自然》杂志引述地球科学专家的解释，“一些强大的喷发都与水的助力有关”。水与喷发物相遇后快速加热形成蒸汽，体积迅速膨胀，有效地将岩浆中的热能转化为喷发动能。
这次汤加火山爆发构成了一次典型的地球系统突发变化过程，岩石圈、水圈、大气圈、生物圈等发生了剧烈的变化和相互作用，产生了广泛的影响，需要从更多的视角分析。从这次事件后获取的各类资料看，探测技术的进步确实发挥了重要作用，提供了大量清晰、生动的实况信息，无论是专业人员还是公众，都可以在各自认知程度的基础上了解火山爆发的真实场景，这显然有助于研究的深入、自然灾害防御能力的提升和相关科学知识的普及。