克利夫蘭火山為什麼會噴發（為何諸如紐西蘭懷特島這樣的火山噴發難以預測）

2023-05-09 16:59:06

據外媒New Atlas報導，懷特島（White Island，被毛利人稱為Whakaari）是紐西蘭最活躍的錐狀火山。在1975年至2000年之間，它處於持續不斷的噴發狀態，是歷史上最長的連續噴發事件，而在2012年至2016年之間也發生了多次其他噴發事件。每年約有10000多人參觀該島，體驗其獨特的景觀，因此，當局會密切關注火山活動的跡象。

儘管紐西蘭當局在周一下午的災難性事件發生前幾周提高了警報級別，但由於熱液是由變成蒸汽的超級熱水膨脹驅動的導致噴發的，因此懷特島上的災難性噴發事件還無法準確預測。

對於火山學家來說，這些噴發可能突然發生並且幾乎在沒有警告信號的情況下發生。11月18日，紐西蘭地質災害監測機構GeoNet 將懷特島的火山警報等級提高到2級，理由是火山深處的巖漿產生的二氧化硫輸出量增加，並且火山震顫增加。當局發出警告指出，「情況可能包括蒸汽、氣體、碎屑物、熔巖的噴發。這些噴發可能在沒有預警的情況下發生。」

GeoNet在11月25日和12月3日再次提供了更新，維持了2級警報，並兩次都指出「監測觀察與在更活躍的2011-2016年期間所觀察到的相似」和「建議Whakaari/懷特島可能是進入比正常可能性更大的爆發活動時期。」

通過監視火山口湖的水位，從活動噴口中湧出的氣體和蒸汽的活動以及該地區的地震活動等事件，火山專家可以識別出噴發風險增加的明顯跡象。但是，某些類型的火山噴發比其他類型的火山噴發更早展現出來，而導致懷特島悲劇的地下反應則很少發出警告。

「在懷特島發生的噴發類型稱為蒸汽噴發(phreatic eruption)；它們可能發生在世界各地的火山中，並且可能相對普遍。」美國地質調查局的地質學家Sally Sennert向New Atlas解釋說。「當炎熱的物質和水–地下水以及海洋或湖泊–相互接觸時，會發生蒸汽爆發或蒸汽驅動的噴發。當巖漿與水相互作用時，蒸汽噴發很難預測，因為前兆不多，例如地震數量增加，而且這些前兆可能是短暫的。」

突然發生的破壞性蒸汽噴發的另一個例子是2014年日本的御嶽山(Mount Ontake)火山噴發，據估計該火山噴發至少導致50多名徒步旅行者死亡。這也沒有任何明顯的警告信號，隨後的調查表明，這是由地下巖石廣泛破裂，強烈沸騰的地下水引起的噴發。

據認為，在紐西蘭的懷特島也有類似的過程。奧克蘭大學地球科學教授Shane Cronin在本周的《The Conversation 》中描述了蒸汽噴發的原因，他寫道，火山巖漿可以使被困在巖石孔隙中的水變得過熱，形成「活躍的熱液系統」。這位教授寫道，「水以超音速的速度迅速膨脹變成蒸汽，蒸汽的體積比原來水的體積大1700倍」。

Cronin告訴New Atlas：「看來淺層管道系統中已經積聚了氣體以使其超壓。我懷疑在高於250°C（482°F）的壓力下，液態水和蒸汽會同時存在。這些壓力建立在火山口的填充物和周圍的孔隙和裂縫中，並且可能被礦化，粘土形成以及可能存在的硫填充材料所密封。壓力上升到密封處下面，直到突然破裂。」

破裂的可能原因很多。進入孔隙和裂縫的氣體混合物可能發生了變化，或者可能是地震。而GeoNet確實在11月24日在豐盛灣東部下方記錄了5.9級地震。這種持續不斷的波動正是使預測火山噴發如此艱巨的原因。

Cronin解釋說：「很難在任何地震記錄或其他記錄中看到它們的積聚，因為這些系統無論如何都具有很大的自然地震活動性和變化性。超壓累積的漸進性質使得幾乎無法辨別。相比之下，巖漿噴發顯示出許多地震，因為巖石破裂並延伸以允許巖漿上升到地表。」

蒙納士大學地球大氣與環境學院副教授Oliver Nebel解釋說，這些液體壓力庫的緩慢而隱蔽的積累使蒸汽驅動的噴發變得更加難以預測。他認為：「由於過程的遠程性，很難追蹤地球內部的質量運動。常規監測依賴於次要影響，例如，如果巖漿體體積增大或巖漿運動時火山震顫增強，則會鼓脹。對於流體，實際上沒有這些輔助信號。地震僅發生在幾秒鐘或幾分鐘之前。根本不可能進行預測或預警。我們所知道的是火山是活躍的，所以火山噴發會在某一時刻發生。」

智利安第斯山脈的拉斯卡火山平均每兩到五年會出現一次自然的火山爆發。圍繞2015年10月的一次此類噴發，來自德國和智利的一組科學家將來自攝像機以及地震，氣體和溫度傳感器的回顧性數據匯總在一起，以試圖將導致噴發的事件匯總在一起。

科學家記錄了火山爆發的幾種跡象，包括地震活動加劇，二氧化硫含量波動以及在噴發前10天左右出現大雨。該小組在《自然災害與地球系統科學》雜誌上寫道，「這一降水事件影響了火山口內的氣體，並造成了短暫的壓力爆發，最終導致了噴發。」儘管他們採取了嚴格的方法來處理不同的數據，並且受益於事後觀察，但預測這些爆發的複雜性卻顯而易見。