作者:辛雨 来源:中国科学报 发布时间:2022/1/26 21:11:47
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汤加火山爆发在地球另一端引发海啸

 

红外线卫星图像显示,汤加火山爆发时产生的冲击波在两个不同的海域引发了小型海啸。图片来源:马萨诸塞大学洛厄尔分校MATHEW BARLOW

1月15日南太平洋Hunga Tonga-Hunga Ha‘apai火山爆炸的其威力可能相当于世界上最大的核弹爆炸,并引发海啸、冲击太平洋海岸线。据《科学》报道,冲击波抵达日本前约3小时,研究人员检测到了另一场小型海啸的波浪。更奇怪的是,大约在同一时间,在完全不同的海洋盆地——加勒比海探测到了10厘米高的微小海啸波浪。这到底发生了什么?

研究人员认为只有一个合理的解释:爆炸产生惊人强大的冲击波,以接近音速的速度在世界各地“尖叫”,在太平洋和大西洋引发了海啸。美国国家海洋和大气管理局物理海洋学家Greg Dusek说,这是第一次看到火山冲击波产生自己的海啸。

但是,美国新墨西哥大学物理学家Mark Boslough说:“这几乎肯定在过去发生过。”这一发现表明,地球历史上的爆炸性爆发和其他猛烈的灾难所产生的冲击波,如彗星或小行星与地球大气层碰撞的空气爆发,可能也会产生越洋海啸,其波浪可能要大得多。

要制造一场典型的海啸,需要将大量的水推到一边。例如,地震中海底突然位移引发的海啸。汤加火山的喷发显然以某种或另一种形式完成了这一过程,要么是通过其水下部分的爆发,要么是火山部分坍塌,要么是新喷发的碎屑猛烈地沉积到海里。

但是,强烈的天气事件也会造成海岸线的浪涌,即所谓的气象海啸。制造这样的压力,需要一个持续的大气扰动,伴随着巨大的压力下降或上升。空气压力波也需要以与海浪大致相同的速度移动,当这些波一起传播时,就会不断地积聚起来。

Dusek解释,美国东海岸每年大约会发生25次气象海啸。大多数的波高只有几厘米,几乎不引人注意,也绝对没有威胁。但偶尔也会引起混乱。例如,2013年,新泽西州发生了一场2米高的气象海啸,造成3人受伤。1992年,佛罗里达州代托纳海滩发生了一起3米高的气象海啸,造成75人受伤。

美国夏威夷大学马诺阿分校荣誉退休海啸研究员Gerard Fryer认为,汤加的冲击波海啸不是真正的气象海啸,其与天气无关。但他表示,火山爆炸确实产生了一种压力波,这种压力波与海浪向岸运动的轨迹一致,所以它基本上属于同一个物理家族。

汤加冲击波的速度也与传统的气象海啸不同。Dusek介绍,它的速度超过300m/s,至少比通常与天气扰动有关的压力波快一个数量级。这种速度也解释了为什么这次日本出现的气象海啸比火山的经典海啸早了几个小时。

海浪的速度受海水深度限制,海水越深海浪的速度越快。因此,如果这些海浪要跟上空气压力波并被放大,它们就需要在深水中。Dusek认为,这解释了为什么火山的气象海啸波在日本和加勒比海地区最为明显,因为它们有很深的海沟。

汤加火山爆发的冲击波拓宽了海啸研究的视野,打破了固有思维模式,让科学家知道,原来这些冲击波还能在地球的另一端引发海啸。

 
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