为何“喀拉喀托之子”火山仍然危险

12月22日印度尼西亚火山的滑坡在该地区引发了一场可预测的海啸

2018年12月25日星期二,在印度尼西亚万丹省Pandeglang的Sumur,人们站在一艘船周围,重型设备被用来清理海啸后的碎片。

以下文章经 对话许可转载,对话是一个涵盖最新研究的在线出版物。

12月22日晚上9:03当地时间,印度尼西亚喀拉喀托火山的64公顷(158英亩)区域在一次喷发后滑入海中。这次滑坡引发了海啸,袭击了爪哇和苏门答腊的沿海地区,造成至少426人死亡,7,202人受伤


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12月23日拍摄的卫星数据和直升机录像证实,火山西南部分区域已经坍塌入海。在12月29日的报告中,印度尼西亚火山和地质灾害减 mitigation 中心表示,喀拉喀托火山的高度从海平面以上338米(1,108英尺)降至110米(360英尺)。

我的同事和我于2012年发表了一项研究,研究了该地点构成的危险,发现虽然预测喀拉喀托火山何时以及是否会部分坍塌非常困难,但此类事件产生的海浪特征并非完全不可预测。

滑坡引发

虽然大多数海啸都起源于地震(例如,2004年印度尼西亚苏门答腊岛的海啸和2011年日本东北地区的海啸),但它们也可能由与大型火山喷发相关的现象引发。

火山引起的海啸可能是由水下爆炸或大型火山碎屑流(火山气体、火山灰和岩块的炽热混合物,以每小时数十英里的速度移动)进入水体引发的。另一种原因是,在喷发后,由于地球表面下部分熔融岩石的大型储藏库——岩浆房的顶部坍塌而形成一个大型陨石坑。

在喀拉喀托火山,一块巨大的快速滑动体撞击水面导致了海啸。这些类型的事件通常很难预测,因为大部分滑动体都在水面以下。

这些火山滑坡可能导致重大海啸。与喀拉喀托火山发生的事件类似的滑坡引发的海啸发生在2002年12月,当时来自意大利斯特朗博利火山的1700万立方米(6亿立方英尺)火山物质引发了8米高的海浪。最近,在2017年6月,格陵兰岛卡拉特峡湾发生的4500万立方米(16亿立方英尺)滑坡引发了100米高的海浪,导致海水突然涌入,对位于坍塌地点约20公里(12.5英里)外的努加西亚克渔村造成严重破坏,并造成4人死亡。

这两次海啸造成的死亡人数很少,因为它们发生在相对偏远的地区(卡拉特峡湾)或旅游淡季(斯特朗博利)。显然,喀拉喀托火山在12月22日的情况并非如此。

喀拉喀托之子

世界上的这个地区对破坏性火山并不陌生。在8月26日至28日,1883年,喀拉喀托火山经历了人类历史上记录的最大规模的火山喷发之一,产生了15米(50英尺)高的海啸,并造成印度尼西亚巽他海峡沿岸35,000多人丧生。

在1883年那场灾难性喷发近45年后,喀拉喀托火山(印尼语“喀拉喀托之子”)在前喀拉喀托火山的同一地点从海中升起,并长到约338米(1,108英尺),这是其在2018年12月22日的最高高度。

1883年喷发期间产生了许多海啸。火山学家仍在争论它们是如何产生的,因为几种火山过程可能相继或同时发生作用。

我在2011年与我的同事、法国克莱蒙奥弗涅大学的拉斐尔·帕里斯卡里姆·凯尔丰以及印度尼西亚丹利阿邦大学的布迪安托·翁托维约一起研究了这个问题。然而,我博士后研究员职位的剩余时间很短,这让我将方向从19世纪的爆炸事件转移到关注喀拉喀托火山。2012年,我们发表了一篇题为“与印度尼西亚巽他海峡喀拉喀托火山侧翼坍塌相关的海啸灾害”的论文。

这项研究始于对喀拉喀托火山部分建立在1883年喀拉喀托火山喷发形成的陨石坑陡峭壁上的观察。因此,我们问自己“如果这座火山的一部分坍塌入海会怎样?”为了解决这个问题,我们数值模拟了喀拉喀托火山大部分区域突然向西南方向失稳,以及随后的海啸形成和传播。我们展示了预测海浪到达时间和振幅的结果,包括在巽他海峡以及爪哇和苏门答腊海岸的结果。

在模拟滑坡引发的海啸时,需要对滑坡的体积和形状、其坍塌方式(一次性坍塌还是多次崩塌)或其传播方式做出若干假设。在该研究中,我们设想了一个有点“最坏情况”的情景,即坍塌的火山物质体积为0.28立方千米——相当于约270座帝国大厦。

我们预测,所有巽他海峡周围的海岸都可能在事件发生后不到1小时内受到超过1米的海浪的影响。不幸的是,我们的研究结果似乎与12月22日发生的事情相差不远:观测到的海浪到达时间和振幅在我们模拟的范围内,并且海洋学家斯蒂芬·格里利及其同事估计,实际坍塌的陆地面积为0.2立方千米。

自从滑坡发生以来,一直有持续的苏尔特塞型喷发。这些喷发涉及火山岩浆与周围水域之间的爆炸性相互作用,这正在重塑喀拉喀托火山,因为它继续缓慢地向西南方向滑动。

印度尼西亚仍然处于高度戒备状态,因为官员警告可能发生更多海啸。在人们等待之际,值得回顾一下研究火山潜在危害的研究。

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