| 新興前沿——地球科學領域 |
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| 湯加火山噴發全球影響研究 |
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2022年1月14日，位于南太平洋湯加俯沖帶弧后區域的湯加洪阿哈阿帕伊島（HTHH）海底火山噴發，噴發指數（VEI）高達6級。火山噴發釋放了巨大能量，火山主體大部分墜入海洋，在海水輸運和大氣共振作用下引發了全球性海嘯，在幾到數十個小時內迅速擴張至環太平洋沿岸地區，導致太平洋沿岸國家相繼發布海嘯預警；海嘯信號隨后到達了大西洋、印度洋、加勒比海等區域，甚至距離火山噴發源1.8萬公里的地中海也出現了小振幅遠場海嘯。
地球表面的突然運動引起的大氣波會通過大氣傳播到上層大氣，最終引起移動電離層的擾動（TID），這種變化過去已經在地震、海嘯、火山爆發、地下核爆炸等情景下被監測到。衛星觀測數據顯示，HTHH火山噴發釋放的巨大能量將巖石碎屑拋向高空，產生了高達58公里的火山羽流，到達了大氣中間層，同時伴有每小時20萬次閃電。多種傳感器均監測到了這一噴發的全球性特征，如日本本土的氣壓計在火山噴發后3天觀測到4次大氣壓力波的過境擾動。除了波及全球的大氣壓力波與海嘯，此次噴發產生的多頻段大氣共振足以傳播到達電離層并引發可探測的電子密度波動。
該新興前沿共有17篇核心論文，內容主要聚焦對HTHH火山噴發引發的大氣波和全球地震聲學觀測以及海嘯和電離層擾動的全球傳播觀測等。其中，2022年7月發表在《科學》上的Atmospheric waves and global seismoacoustic observations of the January 2022 Hunga eruption, Tonga一文被引頻次最高，達110次。研究團隊觀測到了本次湯加火山噴發所引發的大氣波動6天內環繞地球4圈，對湯加火山噴發所引發的波動和地震聲學進行了觀測和分析，揭示了大氣蘭姆波對海嘯傳播速度的助推作用。研究還指出，本次湯加火山噴發是有儀器測量以來觀測到的地球大氣層附近的“最大爆炸”。■
《科學新聞》 (科學新聞2023年12月刊 封面)