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國際 | 全球話題

印尼致命海嘯千人傷亡》火山噴發不完全是災難?科學家發現還有「這種用途」

撰文者:博亞諾夫斯基
非讀BOOK 2018.12.24 3,629

編按:印尼巽他海峽(Sunda Strait)22日晚間因「喀拉喀托之子(Anak Krakatau)」火山爆發引發海嘯,大浪席捲蘇門答臘南部及爪哇西部海灘,傷亡慘重。

喀拉喀托之子火山,位於火山密布的太平洋火環帶,是源自曾釀成逾3萬人死亡的喀拉喀托火山,約90年前才從海底冒出頭來,多年來持續以每年6.8公尺的速度持續長高,過去10年一直被列為高風險火山爆發觀察名單中。

另外專家也示警,喀拉喀托之子火山活動仍頻繁,可能再次造成海底山體滑坡現象,不排除再有海嘯情形發生。

會嚴重威脅大都會區的火山災難,發生時並不足為奇。依據最新一期的聯合國風險指數報告指出,全世界最危險的火山坐落於印尼、加勒比海地區以及南美洲,報告也同時對這些地區提出警告。最新的一份排名,列舉的不是目前世界上最危險而是最活躍的火山,它們也是目前地表最熱的地方。這些熱點有個共同之處就是無害。它們的熱都存在那些從地底緩緩流出的大量岩漿中,就像是從地球的滾燙傷口流出。大量的岩漿堆積在火山口裡,然後像煮熟的粥,徐徐流入山谷。危險的爆炸性火山,則相對地會累積較多具有堅硬熔岩的岩漿,進而阻塞岩漿通道,一旦壓力過大,就會以爆炸型式一次釋放,同時大範圍地散布液態岩漿和火山灰,並且釋放熱量。

美國太空總署的「Aqua」和「Terra」衛星在飛越地球偵測地表熱輻射時,這些火山幾乎都不明顯,與冒著蒸汽、淌流著熔岩漿的山脈有所不同。任職於夏威夷地球物理學和行星學研究所(Hawaii Institute of Geophysics and Planetology)的萊特(Robert Wright),和其他研究員針對2000至2014年「Aqua」和「Terra」蒐集到的數據進行評估,並在《地球物理研究快報》發布地球熱點排名,其中有五座火山脫穎而出:

夏威夷的基拉韋厄(Kilauea)火山散發最多能量。千百年來,上千度的熔岩從山側緩緩流下,衝毀灌木叢、草地和森林,或是流入大海。這些岩漿很少會穿過人類聚落。其次,它的速度比人類行走還要緩慢,所以人們可以順利逃離。然而,岩漿還是會燒毀人類的家園。根據研究員報告,15年來,這座火山已經產生數千億焦耳的熱量,相當於大型核電站每年產能的三倍。基拉韋厄散發的熱量,理論上足以滿足夏威夷全島上的家庭用電量。實際上到目前為止,只有一小部分的火山能源可以運用地下火山水的熱量形式供人類使用。

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位於東非剛的尼拉貢戈(Nyiragongo)火山的熱度幾乎一樣高,火山口內有一個巨大的岩漿口。大量的岩漿由此流出地表,而岩漿湖的面積也逐漸擴大。尼拉貢戈火山一樣不具爆發力,但卻比基拉韋厄更危險,因為這個東非山脈的熔岩漿種類十分少見,它幾乎與水一樣流淌,像河一般直流入山谷,所經之處的動植物無法倖免。幸運的是,火山的側翼地區居住人口稀少。儘管如此,一旦發生爆發,人們還是無倖存機會。地質學家警告,向下流的熔岩可能摧毀位於山谷的機場。

本世紀以來,最多熱量的單次爆發莫屬於位在冰島的巴達本加(Bardarbunga)火山,岩漿不斷從一公里長的裂縫中溢出長達半年之久。偵測資料還不包括其中3個月的火山噴發,否則這個火山排名絕對會排在前四名。

短時間內最強的能量噴發,是位於衣索比亞沙漠中的阿法爾峽谷(Alfar-Spalte),它引起的岩漿熱流和地震造成非洲地表分裂。火山爆發使得這個陸地上最大的天然發電廠製造出幾十億瓦的能量,總輸出熱量遠遠超過最大的太陽能發電廠。

2001年7月在義大利南部西西里島噴發的埃特納火山,也製造相當的熱量。在23天內,岩漿蒸汽產生25億瓦熱量。

火山爆發時不僅能讓人遠遠望見,有時甚至會感覺像是雷陣雨來臨時,空氣會沙沙作響,毛髮也會豎起。當西元79年維蘇威火山噴發毀滅龐培(Pompeji) 古城和赫庫蘭尼(Herculaneum)城時,天空不僅瀰漫灰雲還出現閃電。驚惶的目擊者留下如此描述:「令人恐懼的閃電劃破烏雲密布的天際。」據傳,當時閃電看起來像是射向兩個城市。根據科學家在日本櫻島火山的觀測結果,人們了解火山雷雨是如何形成的。火山爆發時產生閃電情形比預想的要普遍得多,只是大部分時候它們被火山灰雲遮蔽了。

由美國新墨西哥州採礦與技術研究所(New Mexico Institute of Mining and Technology)艾登斯(Harald Edens)領導的研究團隊,為了可以親身發現閃電,對櫻島火山全面監測,如同急診室對病人的狀況全面監測一般,而且因為它經常噴發,所以很適合當作觀測對象。

來自美國、日本、加拿大和德國的八位科學家組成團隊,將測量設備布設在這個日本南部高逾一千公尺的火山周圍。測量的內容包含電場、可聽波、紅外線以及地震,同時他們也拍攝火山爆發的過程,以便日後得以極慢速度重新回播。在此之前,他們已經對美國的奧古斯丁(Augustine)和多里特(Redoubt)火山、智利的卡爾布科(Calbuco)火山,和冰島的埃亞菲亞德拉冰蓋(Eyjafjallajökull)火山進行類似的研究。觀測結果表示,火山灰和冰似乎是火山爆發時產生閃電的關鍵。

研究員發現整個過程可分成三個階段:首先,噴發通常是由火山口附近的小型閃電開始,緊接著較大的閃電。最後,高壓火炬會出現在噴向高空的灰雲中。尤其當火山灰被強行噴入空氣的剎那,會產生許多閃電現象。因為此時細小的岩石顆粒以每秒一百公尺的速度相互摩擦,將正電荷與負電荷分開,產生類似靜電狀態。帶負電的粒子較重,無法像帶著正電的火山灰粒子較輕一般向上移動。於是高處漂浮的主要是帶正電荷的粒子,而較低的平坦區域則是帶負電荷的粒子,於是就此產生幾億伏的電壓。一旦電壓過高,就會釋放能量,於是形成閃電。而岩石灰似乎就是高壓電的觸媒。

然而,有些閃電的發生仍然令人感到費解。儘管空氣中幾乎不存在火山灰,但是它們還是會被點燃。究竟如何能放電?研究員在這些地區的高空發現,在正常雷暴天氣中也會造成雷電的顆粒,那就是冰晶。在暴風雲中,因為冰雹與冰晶摩擦造成正電荷與負電荷分離,而不同電荷的冰晶會充電。研究員表示,類似的事情可能也發生在火山爆發時。火山噴發時產生強烈上升氣流,冰粒可以在灰雲上重新充電。火山噴發時的上千度溫度,剛好足以提供冰塊強大衝擊的動力。

書籍簡介_天氣製造愛:風與雲如何影響我們的情緒以及地球的謎樣現象

作者: 博亞諾夫斯基
譯者: 彭菲菲
出版社:時報出版
出版日期:2018/10/23

作者簡介

博亞諾夫斯基(Axel Bojanowski)

  1971年出生於德國漢堡。獲地質學碩士學位,研究方向包括:地質學、地球物理、海洋學、能源、原料與氣候變遷。自1997年開始從事氣候、地質,以及環境議題相關的自由記者,之後任職於《南德日報》與《明星》雜誌。近年在《明鏡週刊》擔任網路編輯、著名科學雜誌《自然地質科學》(Nature Geoscience)撰寫專欄,並從事教學工作。

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