禁区:世界上最奇特、最禁区
在这个充满著名旅游目的地的世界里,有些令人难以置信的景点却对大多数人来说依然是秘密,难以触及。对于那些热爱冒险的人来说……
– 基拉韦厄火山 (美国夏威夷)——基拉韦厄火山是一座几乎持续喷发的盾状火山。美国地质调查局(USGS)和美国国家航空航天局(NASA)称其为“地球上最活跃的火山之一”。它频繁喷发的熔岩喷泉和熔岩流(有些超过80米高)改变了夏威夷岛的地貌。
– 埃特纳火山 (意大利)——欧洲最高的活火山,在20世纪70年代几乎一直处于活跃状态,近年来也发生了数十次喷发。其侧翼的多个喷气孔经常喷出熔岩流和发生轻微的火山喷发。
– 斯特龙博利 (意大利)——一座小型层状火山,以几乎持续不断的轻微喷发而闻名。它每隔几分钟就会向空中喷射炽热的火山弹和火山灰,因此得名。 斯特龙博利式 火山喷发。山顶喷气孔几乎持续不断地向大海喷涌熔岩。
– 樱岛 (日本)——樱岛火山是一座几乎每天都会喷发火山灰和气体的岛屿火山。虽然单次喷发规模通常较小,但近几十年来,樱岛火山已喷发数千次(大多为火山灰喷发)。持续不断的火山活动使得附近的鹿儿岛市经常遭受火山灰的侵袭。
– 默拉皮火山 (印度尼西亚)——默拉皮火山是一座安山岩层状火山,被誉为“印度尼西亚130座活火山中最活跃的一座”。它经常喷发形成穹丘状的火山灰,并引发致命的火山碎屑流。默拉皮火山近一半的喷发都会引发快速移动的火山碎屑流。
– 尼拉贡戈火山 (刚果民主共和国)——以其流动性极强的熔岩而闻名。尼拉贡戈火山的熔岩湖喷发产生的熔岩流速度极快(最高可达约60公里/小时),其中1977年的喷发保持着有史以来观测到的最快熔岩流速度记录。它及其邻近的尼亚穆拉吉拉火山的喷发量约占非洲总喷发量的40%。
– 尼亚穆拉吉拉山 (刚果民主共和国)——这是一座盾状火山,频繁喷发玄武岩熔岩。自19世纪末以来,它已喷发超过40次。其温和的喷发通常持续数天至数周,使其成为非洲最活跃的火山之一。
– 波波卡特佩特 (墨西哥)——自2005年以来,这座火山几乎一直处于活跃状态。它是“墨西哥最活跃的火山之一”,频繁发生喷发并喷出火山灰柱。其喷发(火山爆发指数1-3级)会将火山灰喷洒到墨西哥城附近的居民区。
– 锡纳朋火山 (印度尼西亚)——这座火山在沉寂约400年后于2010年苏醒。此后,它几乎持续喷发(多为火山爆发指数2-3级的爆炸),并伴有频繁的火山碎屑流。其穹丘的生长和崩塌周期使苏门答腊北部始终处于警戒状态。
– 富尔奈斯峰 (法国留尼汪岛)——位于印度洋的一座盾状火山。自17世纪以来,它已喷发超过150次,喷出的玄武岩熔岩流经常改变留尼汪岛的道路和森林。喷发通常持续数天至数周,且爆炸性较低。
什么才算是“活火山”? 通常是全新世(约过去 11700 年)内爆发过的火山,或者目前处于不稳定状态的火山。
目前最活跃的火山喷发是哪些? 通常情况下,全球任何时刻都有大约 20 座火山在喷发——例如基拉韦厄火山(夏威夷)、尼亚穆拉吉拉火山(刚果民主共和国)、斯特龙博利火山(意大利)、埃尔塔阿雷火山(埃塞俄比亚)等等,这些火山一直活跃到 2024-2025 年。
如何衡量活动量? 科学家们结合卫星图像,使用地震仪(地震群)、地面形变仪和气体传感器。
哪些火山最危险? 那些兼具高爆炸性和附近人口众多的火山——例如默拉皮火山(印度尼西亚)、樱岛火山(日本)和波波卡特佩特火山(墨西哥)。
它们多久喷发一次? 喷发次数各不相同。有些火山(例如斯特龙博利火山)每小时喷发多次,而有些火山每年只喷发几次。总体而言,全球每年大约发生50至70次火山喷发。
火山喷发可以预测吗? 虽然存在一些先兆(地震、通货膨胀、气体),但预测确切时间仍然非常不确定。
火山通常被认为是 积极的 如果一座火山在全新世(过去约11700年)期间喷发过,或者显示出可能再次喷发的迹象,那么它就被认定为活火山。许多机构都采用这种定义,例如史密森学会的全球火山活动计划(GVP)。有些机构则要求火山目前处于活跃状态:例如,美国地质调查局(USGS)可能只将目前正在喷发或出现地震和气体信号的火山标记为活火山。
一个 休眠 这座火山在全新世时期曾喷发过,但现在处于休眠状态;它仍然拥有活跃的岩浆系统,随时可能再次活跃起来。 灭绝 这座火山已经数十万年没有喷发,而且不太可能再次喷发。(许多地质学家警告说,“死火山”状态可能具有误导性:即使是休眠时间很长的火山,如果岩浆再次涌现,也可能重新活跃起来。)史密森尼全球火山计划(GVP)保存着过去一万年或更长时间的喷发记录,以涵盖所有潜在的活火山。在过去的一万年中,全球大约有1500座火山喷发过。
现代火山学家利用多种传感器追踪火山的生命体征。地震监测是主要工具之一:地震仪网络可以探测到岩浆驱动的地震和火山颤动。火山下方浅层地震的频率和强度增加通常预示着岩浆上升。
地面形变仪器可以测量火山侧翼的隆起。倾斜仪、GPS站和卫星雷达干涉测量(InSAR)可以探测到岩浆积聚时火山表面的膨胀。例如,雷达卫星已经绘制出了基拉韦厄火山的火山口底部隆起和熔岩流的分布图。
气体监测也至关重要。火山会从喷气孔释放水蒸气、二氧化碳和二氧化硫等气体。二氧化硫排放量的突然增加通常预示着火山喷发。正如美国国家公园管理局(NPS)的专家所指出的,岩浆上升会导致压力下降,气体逸出,因此测量气体排放量可以为火山活动提供线索。
热成像和卫星图像提供了广阔的视野。卫星可以观测到炽热的熔岩流和火山口温度的变化。NASA/USGS 的报告显示,陆地卫星热成像如何帮助夏威夷火山观测站 (HVO) 追踪基拉韦厄火山的熔岩。卫星还使用能够穿透云层的雷达:即使在火山灰覆盖下,它们也能绘制熔岩流的地图(尽管雷达无法区分新鲜熔岩和冷却熔岩)。在天气允许的情况下,光学相机和热成像相机可以连续拍摄图像。
任何单一测量方法都不足以提供充分的信息。科学家们需要结合地震、形变、气体和视觉数据,才能形成全面的图像。典型的操作流程是先确定每个传感器的背景值,然后监测超过预警阈值的异常情况(例如突发地震、快速膨胀或气体浓度骤升)。这种多参数方法是当今全球火山监测的基础。
我们综合考虑了多个因素对火山活动进行排名:喷发频率(喷发次数)、活动持续时间(连续或反复喷发的年数)、典型爆炸强度(火山爆发指数,VEI)以及人类活动的影响。我们从全球数据库(史密森全球火山计划,以及补充报告)中统计了喷发次数,以识别持续喷发的火山。高频、持续时间长的喷发(即使规模较小)以及频繁发生中等强度喷发或熔岩流危机的火山排名较高。我们也考虑了一些特殊情况:例如,一些火山(如樱岛火山)每天都会连续快速喷发。
注意事项:此类排名取决于数据的可用性和时间跨度。许多太平洋海山和偏远火山可能未被充分记录,因此,拥有飞机或卫星观测数据的地表火山权重更高。我们的榜单不包括历史上休眠的火山,除非它们近期有喷发记录。读者应定性地解读这份榜单:它重点关注那些活跃的火山以及那些经常对社会产生影响的火山。
有些火山通过持续不断的喷发,生动地诠释了“活跃”的含义。基拉韦厄火山的普乌奥奥喷发(1983-2018)就是一个典型的例子:它持续喷发了近35年的熔岩流。有时,喷发速率平均每天达到数万立方米,塑造了新的海岸线,并改变了地形。埃特纳火山也展现了长期活跃的状态:自20世纪70年代以来,其多个喷气孔几乎从未间断地喷发。斯特龙博利火山则是持续活跃的典范——自几个世纪前首次记录以来,它的喷发从未完全停止过。而像埃尔塔阿雷火山这样的火山,则年复一年地维持着熔岩湖。在这些例子中,“活跃”火山更像是敞开的水龙头,而不是偶尔喷发的喷发器:它们需要持续的监测,也表明火山的“平静”时期仍然可能伴随着熔岩的喷发。
火山活动类型多种多样。夏威夷式喷发(例如基拉韦厄火山、富尔奈斯火山)表现为较为温和的熔岩喷泉和流动性极强的玄武岩流;它们可持续数月,并向外喷射出大片熔岩。斯特龙博利式喷发(例如斯特龙博利火山、部分富埃戈火山喷发)则表现为有节奏的熔岩弹和火山灰喷射——场面壮观但相对温和。武尔卡诺式喷发威力更大,持续时间更短,会将浓密的火山灰云喷射到数公里高空(例如樱岛火山的常规喷发)。普林尼式喷发(例如1980年圣海伦斯火山、1991年皮纳图博火山)则非常剧烈,火山灰会被喷射到平流层高度,火山爆发指数(VEI)可达5-6级或更高。火山的活动程度取决于其喷发类型和频率:一座每隔几天就喷发一次熔岩的火山(例如斯特龙博利火山)可能看起来与一座每隔几十年才发生一次普林尼式喷发的火山一样“活跃”。玄武岩盾状火山喷发大量熔岩,但火山灰很少;而粘稠的层状火山则喷发爆炸性火山灰,火山灰扩散范围广。了解火山类型至关重要:它能告诉我们应该担心的是熔岩流还是火山灰的飞扬。
火山活动与板块构造密切相关。大多数活火山位于板块汇聚边界(俯冲带)或热点地区。例如,太平洋“火环”勾勒出一个俯冲带的轮廓:印度尼西亚、日本、美洲和堪察加半岛都拥有众多活火山。在俯冲带,富含水的地壳熔化形成富含二氧化硅的岩浆,引发爆发式喷发(例如默拉皮火山、樱岛火山和埃特纳火山)。热点地区(例如夏威夷和冰岛)产生玄武岩浆:夏威夷的基拉韦厄火山持续喷发熔岩,而冰岛的裂谷火山(例如巴尔扎邦加火山)则在裂缝中喷发。裂谷带(例如东非大裂谷)也会产生持续的玄武岩喷发。火山的岩浆供给机制决定了其寿命:大量且稳定的岩浆供应(例如夏威夷热点地区)可以使火山喷发年复一年地持续下去。相比之下,位于孤立板块内部的火山往往很少喷发。
火山的危险程度取决于其活动情况和附近人口数量。一些火山曾造成极其严重的破坏:爪哇岛的默拉皮火山因火山碎屑流而丧生数千人;樱岛火山每日喷发的火山灰和偶尔发生的剧烈爆炸威胁着鹿儿岛;墨西哥高原的波波卡特佩特火山笼罩着超过2000万人口。火山碎屑流(高温气体和火山灰的雪崩)是迄今为止最致命的火山灾害(默拉皮火山、圣海伦斯火山、皮纳图博火山等均有发生)。火山泥流同样致命,尤其是在积雪覆盖的山峰上:1985年内华达州鲁伊斯火山的阿梅罗悲剧就是一个惨痛的例子。即使是看似遥远的火山,如果侧翼崩塌,也可能引发海啸(例如,2018年喀拉喀托之子火山的崩塌就引发了印度尼西亚的致命海啸)。简而言之,最危险的活火山是那些经常发生剧烈喷发,并威胁到大量人口或关键基础设施的火山。
火山活动会影响天气和气候。大型火山喷发(火山爆发指数6-7级)会将硫磺气体注入平流层,形成硫酸盐气溶胶,从而散射阳光。例如,1815年印度尼西亚坦博拉火山(火山爆发指数7级)的喷发导致全球气温下降,造成了1816年的“无夏之年”。1783年冰岛拉基火山的喷发使欧洲充满有毒气体,导致农作物歉收。另一方面,中型火山喷发(火山爆发指数4-5级)通常只会对区域气候产生短期影响。
火山灰是严重的航空安全隐患。喷气式飞机高空的火山灰云会摧毁发动机。2010年冰岛埃亚菲亚德拉冰盖火山的喷发导致西欧航空交通瘫痪数周。正如美国地质调查局(USGS)所指出的,那次火山喷发的火山灰造成了历史上规模最大的航空停飞。如今,火山灰咨询中心(VAAC)利用卫星和大气模型来预警飞行员。飞机通常会避开活跃的火山灰柱,但意外喷发的火山灰仍然可能导致紧急迫降。
预测火山喷发仍是一项不断完善的工作。科学家们主要依靠一些前兆信号:地震群预示着岩浆上升,地表倾斜表明地壳膨胀,气体脉冲则暗示着火山活动异常。例如,突然爆发的深源地震往往是火山喷发的前兆。美国地质调查局(USGS)的一份清单重点列出了以下几个关键预警信号:震感地震增多、明显的蒸汽喷发、地表隆起、热异常以及气体成分变化。实际上,火山观测站会追踪这些信号,并在信号超过阈值时发布警报。
通过结合实时数据,一些火山喷发已被成功预测,预测时间可提前数天甚至数小时(例如1991年的皮纳图博火山和2009年的雷杜特火山)。然而,预测并非绝对准确:会出现误报(例如最终消散的火山活动),也会出现意料之外的喷发(例如突发的蒸汽喷发)。虽然有时会给出长期概率(例如“未来一年内喷发的概率为X%),但短期喷发时间的预测仍然十分困难。总之,火山喷发通常会提供一些线索,但准确预测喷发时间仍然存在不确定性。
火山学已广泛应用多种现代工具。传统地震仪仍然是其核心,用于记录微小的地震。倾斜仪和GPS能够以毫米级的精度测量地面形变。气体光谱仪(SO₂/CO₂传感器)现在可以安装在移动平台上,用于探测火山喷发气体。卫星遥感发挥着重要作用:热红外图像可以绘制活跃熔岩的分布图(例如基拉韦厄火山),干涉合成孔径雷达(InSAR)可以监测大范围区域的细微地表变化。气象卫星几乎可以探测到地球上任何位置的火山灰云和热点。
新技术进一步增强了这些能力:无人机可以飞入火山喷发柱中采集气体样本或安全地拍摄熔岩流视频。次声波麦克风可以探测到爆炸产生的次声波。机器学习技术正被测试用于分析地震和次声波模式,以实现早期预警。所有这些进步意味着科学家们比以往任何时候都拥有更多监测火山的“眼睛和耳朵”。例如,美国地质调查局(USGS)的一篇文章指出,卫星现在为基拉韦厄火山的熔岩流和喷发地点提供了“至关重要”的监测。同样,快速地理信息系统(GIS)测绘和全球网络有助于分析火山喷发后的地表变化。这些工具共同显著提高了我们实时追踪火山的能力。
活火山对当地社区有着深远的影响。虽然火山灾害严重(造成人员伤亡、财产损失和农田损毁),但也带来诸多益处。火山土壤通常非常肥沃,适宜农业发展。地热可以提供能源(例如冰岛)。火山旅游可以促进当地经济发展(例如夏威夷、西西里岛、危地马拉等)。然而,做好充分的准备工作对于最大限度地减少灾害至关重要。
简而言之,与活火山共存需要做好准备。地方政府通常会分发火山灰口罩和发布警报公告。居住在默拉皮火山或富埃戈火山附近的居民都熟知最快的逃生路线。个人应急计划可能包括:“如果官方发出警报,立即撤离;保持手机电量充足;携带足够72小时使用的物资。” 这些措施可以大大降低火山爆发时的风险。
游客们蜂拥而至,前往某些活火山,感受它们原始的威力。这些目的地包括夏威夷(基拉韦厄火山)、西西里岛(埃特纳火山、斯特龙博利火山)、瓦努阿图(亚苏尔火山)、危地马拉(富埃戈火山)和冰岛(埃亚菲亚德拉冰盖火山)。如果以负责任的方式进行,这类旅游既安全又有意义。重要建议:始终遵循官方指南,并聘请经验丰富的导游。
无论如何,常识和充分的准备都能让火山旅游的难忘之处在于其奇观而非危险。几十年来,人们只要遵守规则,就能在可控的条件下安全地观赏熔岩流和火山喷发。
火山数据库以时间轴和表格的形式呈现火山历史。例如,全球火山计划(GVP)记录了每次喷发的日期和火山爆发指数(VEI)。阅读这些数据时,请注意火山活动通常呈间歇性:短时间内发生十几次小型喷发,然后进入数百年的平静期。时间轴上可能显示成簇的点(代表多次小型喷发)和孤立的尖峰(代表罕见的大规模喷发)。
要解读火山喷发的频率,可以计算近期喷发的平均复发周期。如果一座火山在50年内喷发了10次,则平均喷发间隔为5年。然而,这只是一个粗略的参考,因为火山活动变化无常。例如,基拉韦厄火山在1983年至2018年间几乎持续活跃,之后停止喷发;而埃特纳火山的喷发周期可能持续十年之久,然后逐渐平息。
历史背景至关重要。一座侵蚀熔岩穹丘的火山(例如默拉皮火山)可能会悄然重建岩浆储备长达数年。而像斯特龙博利火山这样的火山则会持续喷发少量岩浆。统计表(例如每世纪的喷发次数)可以提供一些线索,但请记住,样本量通常很小。务必考虑火山的类型:那些拥有持续熔岩湖的火山(例如维利亚里卡火山、埃尔塔阿雷火山)可能永远不会真正“停止”喷发,而那些拥有火山口的火山(例如坦博拉火山、多巴火山)则可能在一次大规模喷发后保持休眠状态数千年。
许多活火山位于公园或保护区内。例如,拉森火山国家公园(美国)和黄石国家公园(美国)都保护着火山地貌。在日本,樱岛的一部分位于雾岛屋久国立公园内。一些火山(如喀拉喀托火山残迹、加拉帕戈斯群岛火山喷发)已被列入联合国教科文组织世界遗产名录。游客必须遵守公园规定:在夏威夷,门票收入用于资助天文台;在堪察加半岛,徒步旅行需要许可证。
原住民和地方文化往往对火山抱有崇敬之情。夏威夷人敬奉火神佩莱,并将火山置于基拉韦厄火山;巴厘岛人为阿贡火山举行祭祀仪式;菲律宾人在皮纳图博火山1991年灾难性喷发前后都举行了祭祀其神灵的仪式。尊重当地习俗,不亵渎圣地,与任何安全措施都同等重要。
环境保护也是一个重要议题:火山地貌(例如加拉帕戈斯群岛或巴布亚新几内亚)的生态环境可能十分脆弱。旅游经营者和游客不应干扰野生动物或留下垃圾。热带岛屿上的火山(例如菲律宾的蒙特塞拉特岛)通常拥有独特的栖息地。为了保护人类和自然环境,自然保护官员有时会封闭活跃火山区域。
尽管取得了一些进展,但仍有许多问题悬而未决。火山喷发的触发机制仍未完全明了:为什么火山会在现在喷发,而不是几十年后才喷发?我们了解一些触发因素(例如岩浆注入和热液爆炸),但预测“何时”喷发仍然十分棘手。火山与气候之间的联系需要进一步研究:较小规模的火山爆发指数(VEI)4-5级喷发的全球影响尚不明确。监测不足的火山构成了一个问题;许多位于发展中地区的火山缺乏实时数据。
在技术方面,机器学习正开始分析地震数据,以发现人类难以察觉的模式。便携式无人机和气球或许很快就能随意采集火山喷发柱的样本。但资金和国际合作的限制使得尖端监测设备难以普及到所有火山。简而言之,火山学仍然需要更多的数据:卫星的目标是实现持续的全球覆盖(这是陆地仪器无法实现的)。快速的全球通信(社交媒体、即时预警)的出现也改变了我们了解火山喷发的速度。
一些关键的未解之谜包括:我们能否更精确地量化火山喷发的概率?气候变化(冰川融化)将如何影响火山活动?发展中国家如何才能建立监测本国火山的能力?这些挑战推动着火山学和地球物理学领域的持续研究。
火山 | 全新世喷发次数 | 典型 VEI | 附近人口。 |
基拉韦厄火山(夏威夷) | 约100(持续进行中) | 0–2 | 约20,000(10公里范围内) |
埃特纳火山(意大利) | 过去1000年里约有200个 | 1-3(偶尔4) | ~500,000 |
斯特龙博利岛(意大利) | ~未知(每日小规模爆炸) | 1-2 | 约500(岛屿) |
默拉皮火山(印度尼西亚) | 约50年(自公元1500年起) | 2–4 | 约2,000,000(Java) |
尼拉贡戈火山(刚果民主共和国) | ~200(自 1880 年代起,与 Nyamuragira 一起) | 1-2 | 约1,000,000(十) |
Piton Fournaise(留尼汪岛) | >150(自17世纪以来) | 0–1 | 约3000人(岛屿) |
锡纳朋(印度尼西亚) | 约20(自2010年以来) | 2-3 | 约10万(周边地区) |
波波卡特佩特火山(墨西哥) | 约70年(自公元1500年起) | 2–3(近期) | ~20,000,000 |
维利亚里卡(智利) | 约50年(自公元1900年起) | 2-3 | ~20,000 |
亚苏尔(瓦努阿图) | 数千(连续) | 1-2 | ~1,000 |
(人口 = 约 30 公里范围内的人口)