1 月 15 日，南太平洋一座水下火山的 灾难性喷发 摧毁了汤加这个岛国，在全球引发了海啸，并产生了远至阿拉斯加都能听到的音爆。
此次爆炸被陆地、海洋和天空中的大量传感器捕捉到。两组科学家于 5 月 12 日在《科学》杂志上公布了他们对这些数据的分析。
一个团队 得出结论，此次事件产生的压力波规模可与 1883 年印度尼西亚喀拉喀托火山的巨大喷发相媲美，喀拉喀托火山喷发产生的火山灰云高达 50 英里，爆发声响在顶峰时可传至 2200 英里。第二组 探索了压力波如何导致海啸比预期提前数小时到达遥远海岸。研究人员表示，这些信息有助于科学家更好地理解喷发过程，并改进海啸预警系统。
“在现代数字时代，这种情况前所未有，”加州大学圣巴巴拉分校的地球物理学家、论文合著者之一罗宾·马托扎说。“这是一个非常了不起的事件。”
亚利桑那州立大学气象学家、联合国世界气象组织天气和气候极端事件报告员兰迪·塞勒尼称这两篇论文是“引人入胜的研究”。
“我们现在掌握的信息越多——以及对现有信息的持续分析——就越有望使我们能更好地应对未来如此巨大的喷发，”他在电子邮件中说。
造成这一切混乱的火山位于汤加最大的岛屿汤加塔布岛以南 40 英里处。它直径约 12 英里，顶部有一个 3 英里宽的火山口，有两个突出水面的“唇”。洪阿火山在 2009 年至 2015 年间经历了几次小型喷发。一系列更剧烈的喷发始于去年 12 月，并于 1 月 15 日达到顶峰，这次大规模喷发将火山灰云送入了 20 英里以上的高空。
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马托扎的团队，包括来自 17 个国家的科学家，调查了此次强大喷发产生的压力波。他们汇集了地震仪、浮标式压力传感器、水听器、气象卫星、记录无线电波穿过地球大气层时弯曲的仪器等测量数据。
研究人员特别关注了拉姆波（Lamb waves），这是一种低频扰动，以大约声速沿着地球表面传播。塞勒尼将这种现象比作一块晃动的甜点的行为。
“想象一下，从一个巨大的容器底部爆发，比如吉利丁（Jell-O），压缩吉利丁的压力波会从爆发点向外扩散，”他说。
NASA 喷气推进实验室的航空航天工程师、论文合著者之一西达斯·克里希纳姆西说，拉姆波通常会贯穿整个大气层，因此研究人员可以使用地面和卫星上的各种传感器来追踪它们。“我们这里观察到的拉姆波的振幅不足以造成破坏，但它有助于我们理解大气中的波传播和喷发本身的特征，”他在电子邮件中说。
他和他的合作者观察到，洪阿火山喷发释放的拉姆波极其强大，在六天的时间里绕地球传播了多次。该团队得出结论，这次拉姆波的大小和传播距离与 1883 年臭名昭著的喀拉喀托火山喷发相当，并且比 1980 年圣海伦斯火山喷发产生的拉姆波大十倍以上。
“这表明 2022 年 1 月洪阿火山喷发的 极端程度，”塞勒尼说。“如果洪阿火山喷发主要发生在海平面以上（就像喀拉喀托火山喷发那样），那么其影响将是近 150 年来未曾见过的。”
喀拉喀托火山的喷发记录在全球约 50 个气压计上，而洪阿火山的喷发则由数千个传感器记录。马托扎说，这为科学家提供了一个“无与伦比”的全球爆炸规模数据集。他和他同事们希望通过利用全球非科学家的家用气象站数据，来加深对洪阿火山喷发的理解。
“这里有很大的潜力收集所有这些额外数据，以便更好地表征这个波场，”他说。
绝大多数海啸是由地震引起的。法国科特迪瓦天文台（Côte d’Azur Observatory）的地球物理学家、马托扎团队成员之一露西·罗兰（Lucie Rolland）表示，早期预警系统基于这些类型的海浪，可以提前几分钟预测其到达时间。然而，洪阿火山喷发产生aneous 的海啸有显著不同，第一波浪比通常时间早两个多小时到达。这些海啸包括 高达 4 英尺的海浪，这些海浪抵达了美国西海岸。
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对于第二篇论文，日本的研究人员利用数学模拟来探测喷发产生的拉姆波如何影响了随后的海啸。该团队在其分析中使用了气压计、海底压力传感器（用于探测经过的海啸）和全球沿海潮位计的数据。
据日本国立地球科学和防灾科学技术研究所（National Research Institute for Earth Science and Disaster Resilience）的地震学家、该论文的合著者巽龙（Tatsuya Kubota）说，最先到达的海浪以约 300 米/秒（671 英里/小时）的速度传播。随后是速度约为 200 至 220 米/秒（447 至 492 英里/小时）的海浪，这与地震引起的海啸的典型速度相符。这些扰动持续了三天多，远远长于地震引起的海啸。
巽龙及其合作者发现，拉姆波驱动了第一波海浪，而太平洋海底的地形则散射了这些海浪，产生了后续的持久海啸。该团队得出结论，火山海啸的特征使其比地震引起的海啸更复杂，预测起来也更具挑战性。
“我认为一个重要的启示是，我们需要将火山学和气象学的知识纳入海啸科学，”巽龙在电子邮件中说。
罗兰指出，她的团队的研究也表明，快速移动的拉姆波脉冲导致了异常的海啸。
“在缺乏对源头正确认知的情况下，运行中的海啸早期预警系统提供了不准确的海啸威胁估算，”她在电子邮件中说。“因此，至关重要的是要理解潜在的物理机制，并充分解释这些特殊的观测结果，使早期预警系统的程序能够适应爆炸性火山喷发的案例。”
