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皮納圖博火山
來源:互聯網

皮納圖博火山(Pinatubo)位于菲律賓呂宋島,東經120.35°,北緯15.13°,海拔1744米。1991年6月的爆炸式大噴發躋身于人類歷史上10次大噴發火山之列,知名度大大提升。

1991年的皮納圖博火山噴發,將超過5立方千米的物質噴射到空氣中,形成高達35千米的火山灰柱,使山峰高度降低了大約300米;48小時天昏地暗,10萬人無家可歸;隨后整整一年里噴入40千米高空的蒸氣和塵埃讓全世界的溫度下降了攝氏度0.5度,被稱為20世紀全球第二大火山噴發。

噴發原因

菲律賓位于歐亞板塊和太平洋板塊相接之處,億萬年以來在復雜的板塊擠壓、碰撞和俯沖作用下,火山、地震活動不斷,地表也隨之隆起逐漸浮出水面。其中部分地表的隆起更為劇烈,尤其在呂宋島中部,中科迪勒拉山脈縱貫南北,馬德雷山脈(Sierra Madre)、三描禮士山脈(Zambales)分別屹立于東西海岸之濱,三條山脈平行并列構成島嶼的脊梁。

噴發過程

前兆

1991年2月,一個來自皮納圖博山的阿埃塔小女孩將她看到的白色濃煙、昆蟲尸體、動物逃竄告訴了山下的火山專家雷博士。雷博士迅速察覺到了皮納圖博火山噴發的可能,因為皮納圖博正位于環太平洋火山帶上最活躍的一段。

雷博士迅速帶領一個調查小組前往山頂,并在空中看到了小女孩所描述的出氣口。當火山調查小組登上皮納圖博山頂時,地震儀上出現了第一次擺動。接下來的24小時中,他們探測到了200多次震動。這就預示著一股力量正在沉寂已久的火山內蠢蠢欲動,皮納圖博火山正在慢慢蘇醒。

撤離

科學家們將潛在的災難報告給了政府,并建議撤離群眾。然而當局并沒有重視,世界上有那么多火山,幾乎每天都在向外噴發氣體,流淌巖漿,并沒有對人類造成傷害,何況在皮納圖博地區,居民總數達100多萬人,不能就因為一兩位科學家和幾組地震波數據,馬上實施大規模的撤離。

為了搜集證據,調查小組乘坐直升機飛向皮納圖博山頂,近距離觀察火山。結合航拍圖和以往的地質記錄,他們發現皮納圖博火山歷史上曾經發生過一次大規模的爆炸性噴發。整個山谷中覆蓋著上一次爆發留下的火山碎屑,很多當地人的家園如今就建立在這些曾經炙熱的碎屑之上。在新的證據面前,當局終于聽從了科學家們的建議,制定疏散計劃。

疏散計劃正在緊鑼密鼓地進行,可此時皮納圖博山持續了很久的地震波竟然消失了。當地政府決定取消撤離計劃,但來自世界各地的火山專家們卻堅持之前的判斷。于是科學家們冒著生命危險,駕駛直升機無限接近正冒著炙熱蒸汽的火山口。測試顯示,大量的二氧化硫氣體正從火山口溢散出來。一連兩周,二氧化硫含量持續不變,這說明皮納圖博地表下的內部壓強正在增大,形成了一個隨時可能引發巨大災難的火藥桶。當局終于承認了潛在的危險,然而民眾卻久久不愿意撤離。

噴發

1991年6月7日,皮納圖博山在巨大的壓力驅動下發出了第一聲呼嘯,一股蒸汽噴薄而出,直沖上800多米的高空。居民們終于意識到危險,整個低地地區好幾萬人趕著牲口,抱著孩子,加入了撤離的行列。6月12日,皮納圖博火山以超乎想象的力量打破了沉寂,一股濃重的煙柱噴薄而出,升騰的濃煙盤旋翻滾。48小時中,地震活動幾乎從未間斷,震波十分穩定,越來越逼近地表。夜幕時分,持續的地震活動使地殼裂開了口,內部壓力仍在加劇的巖漿透出一抹艷麗的紅光。接下來的六個小時中,皮納圖博火山又噴發了四次。每一次噴發都有數百萬噸的煙塵被灑向了天空,濃厚的毒氣云團迅速在大氣中漫卷。

6月15日13點42分,二十世紀最驚心動魄的一次自然災難降臨了。五立方千米的巖漿徑直沖上天空,在數秒內達到了同溫層的高度。從上面看去就像一個巨大的核彈轟然爆炸。不絕于耳的爆炸聲從四處傳來。火山碎屑以每小時161千米的速度向前推進,溫度高達800攝氏度,所到之處一切無不化為灰燼。

災害影響

對人類影響

皮納圖博火山周圍生活著1萬多土生土長的山民,近百萬人生活在附近三個省的城鎮和軍事基地。

1991年皮納圖博火山的成功預報極大的減少了人員的損失,有800人死亡,但是此次火山爆發導致10萬人無家可歸,有100萬人的生命安全受到威脅,造成5億美元的財產損失。

對氣候影響

斯密森火山研究所 Newhall 和 Self確定的火山活動指數(volcanic explosivity index, VEI)為 6 級。火山爆發將 5 km的火山灰噴射到了 18~30 km 的高空,最高達到了 40 km,其中包括約 17 Mt(兆噸)的SO(2 倍于 1982 年 4 月爆發的厄爾奇沖火山),3 Mt的 Cl, 42 Mt 的 CO, 491 Mt 的 HO 和大量其他氣體。

根據衛星監測, 皮納圖博火山爆發后,氣溶膠經過3周環繞了整個熱帶地區,并迅速向兩極擴散,到1992 年年中已覆蓋地球表面. 陳洪濱等人指出全球緯向平均的光學厚度達到了 0.1, 比平靜年份的值幾乎大 2個量級, 在南極洲雪塊中都明顯存在皮納圖博火山灰的證據。

楊權理等人通過分析北京市地區的臭氧總量表明厄爾奇沖和皮納圖博火山爆發對北京地區臭氧總量的減少可能起到了重要作用。

吳北嬰和呂達仁利用天光光度計監測了皮納圖博火山爆發前后北京地區的氣溶膠變化, 反演得到的北京上空平流層氣溶膠在 0.7 μm 波長的光學厚度在 1992 年4 月之前都大于 0.1. 北京、鄭州市等 10 個城市的大氣柱光學厚度在皮納圖博火山爆發后的增幅都達到了0.041~0.295, 晴天的短波直接輻射減小了6%~35%。

皮納圖博火山噴發到平流層的氣溶膠不僅對全球輻射產生了重要的影響,還對平流層的化學過程有重要影響. Johnston 等人和 Koike 等人分析探測資料表明火山爆發之后平流層 二氧化氮發生了顯著的減少, 并伴隨著 HNO濃度的增加. 這種變化表明比較活躍的(如 NO)。

被還原成了不太活躍的形式(如 HNO), 而硝酸又有助于提高 Cl 元素(ClO等)的活性, 其活性相對于惰性較強的HCl 要高。當時的觀測表明,實際減少的臭氧明顯比火山噴發到平流層的 Cl 元素所能消耗掉的臭氧要多。此外,Dlugokencky 等人和 Etheridge 等人指出皮納圖博火山爆發后10年比前10年大氣中的甲烷增長率顯著降低。

參考資料 >

菲律賓:半是海水半是火焰.中國網 .2024-08-16

菲律賓:碎了一海.中科院地質地球所微信公眾平臺.2024-08-16

在變暖的世界里,大型火山讓地球更冷.中國科學院.2024-08-16

地理|震撼!全程直擊20世紀最強火山爆發.央視科教.2024-08-16

地球上10大破壞力最強的火山爆發排行榜.油氣儲層研究中心.2024-08-16

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