数字模拟再现汤加火山爆发的超级海啸

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近日，美国迈阿密大学的研究人员利用模拟程序，捕捉了去年汤加海底火山大规模喷发后引发的海啸是如何在整个地区蔓延的。该研究表明，火山爆发在汤加的一些海岸线上产生了40多米高的海浪。这项工作可能提供有助于改进未来危害评估和灾难准备的见解。相关研究结构发表于《科学进展》。

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汤加火山爆发于2022年1月15日。图片来源：Dana Stephenson/Getty Images

澳大利亚昆士兰大学海岸地貌学家Annie Lau认为，去年汤加火山爆发事件为研究人员了解火山海啸的行为提供了最好的机会。”

南太平洋的汤加火山于2022年1月15日爆发，产生的冲击波导致异常高的海浪，影响范围远至加勒比海。中山大学教授李琳琳表示，这种方式引发的海啸很难监测，因为它们比地震或山体滑坡引起的海啸移动得更快。她强调，水下火山爆发是引发海啸的最不为人所知的机制之一。

为了调查海啸是如何展开的，研究人员利用火山喷发前后拍摄的卫星图像，以及无人机和其他实地观察收集的数据，建立了一个该事件的数字模拟。他们绘制了汤加10个岛屿上118个地点的地图，以追踪火山三次关键爆发产生的海浪运动。

三次爆发中的最后一次爆发产生的能量相当于1500万吨TNT炸药，比第二次世界大战期间投在日本广岛的原子弹威力大上百倍。

在汤加火山的北侧，火山爆发后一分钟内海浪飙升至85米高，而南端的海浪高达65米。爆发大约20分钟后，45米高的海浪淹没了火山以北90公里的Tofua岛的海岸线。在南部，汤加人口最多的岛屿汤加帕图岛经历了17米高的海浪。研究通讯作者、迈阿密大学海洋地球科学家Sam Purkis指出，这非常符合“大海啸”的标准。而其他地方成功躲过了海啸的猛烈袭击，距离汤加塔普岛约25公里的尤亚岛东海岸的海浪平均高度为5米。

汤加群岛上巨大的浅礁平台可能决定了整个地区海啸的高度和流量。“这福也是祸。”Purkis说。这些浅礁就像一道屏障，阻挡了从公海冲过来的大浪。但这些珊瑚礁也成为了当天早些时候发生的较弱喷发所产生波浪的陷阱。结果，小浪变得更大，更不可预测，在汤加岛屿周围反弹了一个多小时。

美国南卫理公会大学海洋地球物理学家Matthew Hornbach认为，这项研究可以说是迄今为止对大海啸最全面的分析。“这些发现为海啸如何影响那些被认为受到良好保护的地区提供了令人惊讶的见解。我们认为，最大的海浪在距离火山喷发最近的海岸线上的范围相对有限。”Hornbach补充说，这项研究表明，这些海浪有能力影响我们以前认为风险较低的地区。