研究重新评估大规模水下火山喷发的危害和气候影响

根据不列颠哥伦比亚大学的一项新研究，青铜时代水下火山喷发留在海底的物质正在帮助研究人员更好地了解其母火山喷发的规模、危害和气候影响。

大约3，600年前，爱琴海南部一座半淹没的火山喷发摧毁了圣托里尼岛，向大气中注入了灰烬，岩石和气体，并在海底的梯田中沉积了数公里的沉积物。

灾难性的喷发和其他类似的喷发传统上与突然的气候变化有关。但是，最近的水下火山喷发对气候的轻微影响，例如2022年的Hunga Tonga-Hunga Ha'apai，使这一理论受到质疑。

现在，对古代圣托里尼火山沉积物的多年研究正在揭示这些大规模火山口形成喷发的性质，并为未来的喷发如何影响地球气候提供新的线索。

在大规模喷发期间，火山喷发柱以灰烬、岩石和气体喷射的形式穿过浅海，上升到数十公里的大气中。但是，这些材料究竟是如何以及有多少被输送到海面或地面的，目前尚不清楚。

“我们已经证明，亚空中和海底环境中火山沉积物的结构可用于定量限制那里发生的喷发的动力学，包括喷口源和环境条件，”不列颠哥伦比亚大学(UBC)研究员Johan Gilchrist博士说，该研究的主要作者发表在Nature Geoscience上。

“该研究还提供了喷发强度，喷流高度以及与梯田沉积物相关的沉积波的频率和大小的关键下限。这将有助于我们预测这些火山口形成喷发期间危害的演变，并了解类似事件对气候的影响非常小。

吉尔克里斯特博士与UBC地球和行星科学家Mark Jellinek博士一起分析了圣托里尼火山口周围仍然存在的同心阶地 - 历史上称为米诺斯火山喷发。他们发现，梯田宽度随着与喷口距离的增加而减小，并向后倾斜到火山口壁，与其他梯田破火山口沉积物一致。火山口壁附近的梯田也比纯海底或亚空中喷发在破火山口发现的梯田宽得多。

吉尔克里斯特博士有一种预感，火山喷流周围周期性坍塌的沉积波在浅层海底喷发期间撞击水面。

为了验证这一假设，研究人员将粒子注入浅水层以模仿海底米诺斯火山喷发。实验证明，浅水喷发引起的下降沉积波可以撞击并扩散到海面，产生海啸，并冲刷海底，这取决于喷发强度和水深。

梯田沉积物留下了一个指纹，概述了喷发期间发生的事情，沉积波的大小以及它们如何与水和海底相互作用。

“这项研究所揭示的局限性将指导下一代水火山气候模型，旨在了解Hunga Tonga-Hunga Ha'apai等喷发的质量分配特性 - 以及地质记录中最大和最令人印象深刻的火山现象 - 最大限度地减少它们对气候变化的影响，”Jellinek博士说。

梅西大学火山学家Gert Lube博士没有参与这项研究，他补充说：“对于三次海底火山口形成喷发的情况，这项研究提供了沉积物结构与父母喷发条件之间的第一个直接关系。这项研究的结果很有趣，可能会扩展到非海洋，火山口形成和较小的喷发事件。