本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点
这里有一个你不太常用于森林的词:侵蚀。我们不期望活树被侵蚀。它们所站立的山坡,当然:那可能会被侵蚀。也许河流下游柔软的冲积土在洪水中被侵蚀,使树根暴露在外,树木更容易在风中倒塌。但你会说风、水或坡体破坏正在“侵蚀木材”吗?可能不会。
但事实证明,定向火山爆发的力量非常擅长侵蚀木材。真的没有其他好的方法来描述一股热的、速度极快、威力巨大的气体和碎屑流对森林的作用。这不仅仅是击倒树木:它将树木碎片化并拖拽,将它们融入自身,对它们做着水对泥土和石头所做的事情,并留下可以被地质学家解读的模式,以确定定向爆炸的作用。
试想一下,不得不理解这一切
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看起来像是一片混乱。与这场灾难相比,人类是如此渺小,但科学家们有工具来弄清楚它。火山爆发后,一旦(相对)安全可以回到那里,他们就开始倾听树木的声音,树木有很多话要说。
树木讲述的更明显的 tales 之一是关于水流方向的。
当 geologists 绘制出倒下的树木所指方向时,揭示了两个基本区域:一个被摧毁的区域和一个吹倒的区域。两个区域的树木命运截然不同,但有一点是相同的:你不会想成为其中任何一个区域的树木。
在更靠近火山的内部区域,侧向爆炸的力量几乎令人难以理解。它扫过并冲下山脊。在北部 10 公里(6.2 英里)范围内,无论树木是在近侧还是远侧都无关紧要;爆炸云“沿着地形,侵蚀木材,因为它减速进入每个山谷并向上越过每个连续的山脊”。它经过的地方,树木 simply gone,只留下破碎的树桩。
这些碎片曾经是一棵茂盛的树木,在冷水岭上伸向太阳。它生长了几代;它在几秒钟内被摧毁。当来自圣海伦斯山的侧向爆炸袭击它时,流动的力量将它击倒并撕裂出来,在撕裂它的同时将其撕碎。爆炸方向清楚地由其树桩的躺卧方向标明。成千上万的碎片树桩,都在讲述着它们的故事。树木的残骸,以及灌木和矮树丛,最终成为流动本身的一部分,加入了幼年安山岩和火山的旧碎片。
暂停片刻。想想需要多大的力量才能对一片健康的太平洋西北森林做到这一点。思考一下,为了对山脊远侧的树木做同样的事情,爆炸必须有多么强大。尽量不要推测被困在那股水流中的林地生物的命运。
接下来会更狂野。
当水流到达 8 公里(5 英里)时,其惊人的能量已经消耗了足够多,地形开始发挥作用。对于迎向推进爆炸云的陡峭北坡的山脊和山丘,设法几乎庇护了它们远侧的一些树木。它们中的一些并没有被减少到碎片 nub,而只是被拦腰截断。当它们的树梢倒下时,在树木背对爆炸的一侧留下了一道剥落的疤痕。那么,在靠近地面的地方,水流的力量就没那么糟糕了。这对于更远的地方被困在爆炸中的人们来说将证明很重要:如果他们受到其全部力量的冲击,他们将无法幸存。
在 10 到 12 公里(6.2-7.5 英里)的标记处,爆炸行为开始变得非常奇怪。现在树木开始仅仅是被击倒,而不是被粉碎和冲走。在面向圣海伦斯山的山脊上,爆炸仍然将近坡上的树木直接剪断。但是,当水流下降到特别陡峭的远坡时,它以倾斜的角度击倒了树木。有时,树木甚至朝向喷发口方向倒下,似乎是迎着爆炸而去的。水流不再紧贴地面:它从悬崖上跃起,并获得了一些空中时间,然后其中的碎片“作为直径 100 米的涡流”下降。当主流继续向前冲时,那些涡流逆转方向,盘旋并向下流入冰斗和山谷墙壁的源头,向后吹向山脉,并将这些方向的树木放倒。那些是非常强大的涡流。
在靠近火山的地方,非运输树木的根球通常面向水流来临的方向。但有时,它会抓住根球,并将树木旋转 180°。老树被像捡拾棒一样对待。
在 12 公里(7.5 英里)以外,侧向爆炸开始失去一些动量。树木以更混乱的模式倒下,当部分水流分离时呈扇形散开,当那些分散的水流重新汇合时纵横交错。
然后,倒下的木材区 simply ends。许多较小、柔软的树木仍然站立着,树枝和树皮被剥落,但仍然直立。最柔软的树枝仍然留在树上,弯曲方向背离爆炸。随之而来的是一个烧焦但完好无损的树木区域,根据地形,该区域可能宽达 4 公里(2.5 英里),也可能窄至一棵树的长度。然后,突然之间,健康的树木。
侧向爆炸开始四分钟后,它达到了极限。它没有足够的能量或密度来继续前进。温暖而有浮力,它的愤怒耗尽,它爬升到上方,高于正在发展的垂直喷发柱吸向火山的较冷、较低的空气。
这就是树木倒伏方向讲述的故事。树木还讲述了关于爆炸云的其他故事:它的热量和磨蚀性。树木告诉我们爆炸云的不同方面到达的顺序。死树确实会讲述故事,只要它们有话要说,我们将继续倾听。
参考文献:
Lipman, Peter W., and Mullineaux, Donal R., 编辑 (1981): 1980 年华盛顿州圣海伦斯山爆发。美国地质调查局专业论文 1250。