2015年全球火山活動綜述*

張傳杰 李 霓※ 龔麗文

1) 中國地震局地質研究所活動構造與火山重點實驗室， 北京100029 2) 重慶市地震局， 重慶401147

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綜述與評述

2015年全球火山活動綜述*

張傳杰1)李 霓1)※龔麗文2)

1) 中國地震局地質研究所活動構造與火山重點實驗室， 北京100029 2) 重慶市地震局， 重慶401147

本文通過對2015年(1月1日至12月31日)全球活動火山活動監(jiān)測數(shù)據(jù)的總結整理， 綜合分析了當年全球活動火山的時空分布特征、 活躍程度及造成的災害情況， 同時與2014年(1月1日至12月31日)的全球火山活動情況進行了對比。 2015年全球活動火山主要分布在西北太平洋火山帶、 南亞洲火山帶、 中美洲火山帶和南美洲火山帶上， 南亞洲火山帶是火山活動最強烈的火山帶。 2015年共有10座活躍火山， 保持了半年以上的活動狀態(tài)， 而另有7座零星活動的火山可能于未來幾年再次噴發(fā)。 2015年的全球火山活動要比2014年強烈， 5月和11月是2015年火山活動最強的月份。 當年全球由火山噴發(fā)造成的難民人數(shù)近30000人， 印度尼西亞和智利是火山災害的重災區(qū)。 據(jù)統(tǒng)計， 2001～2015年這一時間段每年活動火山總數(shù)量在整體上有上升的趨勢， 但該數(shù)量上升與全球板塊構造運動的活躍程度是否存在聯(lián)系， 還需積累更多數(shù)據(jù)再做進一步探討。

全球活動火山； 時空分布； 火山災害

引言

火山噴發(fā)通常較為迅猛突然， 極具毀滅性， 是人類生存和發(fā)展所面臨的一大自然災害， 國際減災十年委員會將火山災害列為全球第六位的主要自然災害。 目前， 國際上已有多家專業(yè)研究機構(如USGS、 NOAA、 WOVO dat、 VHUB、 VOGRIPA、 GVP、 IAVCEI等)針對全球活動火山開展了多年的監(jiān)測工作， 獲取了大量研究資料與寶貴的監(jiān)測經(jīng)驗， 已形成系統(tǒng)的監(jiān)測模式[1]。 此外，隨著其他科學領域的發(fā)展， 也不斷有新技術被引進用于火山監(jiān)測工作， 火山監(jiān)測手段也隨之增多， 獲取的監(jiān)測信息也更為全面。

中國的現(xiàn)代火山活動相對較弱， 火山噴發(fā)活動并不多， 容易令人忽視火山活動的威脅， 在中國地震局《中國若干近代活動火山的監(jiān)測與研究》項目實施之前， 我國處于對火山基本不設防的狀態(tài)。 而事實上， 中國新生代火山分布極其廣泛， 其中多座火山仍處于活動狀態(tài)， 有再次噴發(fā)的可能[2-3]； 并且部分火山周圍已有大量人口， 一旦噴發(fā)后果不堪設想。 "九五"期間， 我國開始對若干近代活動火山進行監(jiān)測與研究， 陸續(xù)在吉林長白山天池、 龍崗、 云南騰沖、 黑龍江五大連池、 鏡泊湖、 海南瓊北等火山區(qū)建立了火山監(jiān)測臺站， 采用了測震、 GPS、 水準、 重力和火山氣體分析等監(jiān)測手段， 結束了對國內(nèi)火山活動不設防的歷史。 隨后， 國內(nèi)多位學者針對長白山天池火山、 騰沖火山等一系列重要火山開展了詳細的研究工作， 在火山地質、 火山地球物理和火山地球化學等方面取得了一系列研究成果[4-16]。 直至2006年， 國家火山監(jiān)測臺網(wǎng)中心建成， 國內(nèi)已有6處火山(區(qū))得到監(jiān)測[17]。 截止目前， 中國的火山監(jiān)測事業(yè)還處于初步階段， 監(jiān)測手段和水平都不高， 仍需大量學習和借鑒國外的監(jiān)測經(jīng)驗。

本文通過綜合分析2015年全球活動火山的監(jiān)測數(shù)據(jù)， 整理歸納了相關火山信息， 總結了2015年全球活動火山活動概況， 并與2014年進行對比， 為中國的火山監(jiān)測工作提供參考。

1 2015年全球火山活動概況

史密森全球火山項目(Smithsonian Institution Global Volcanism Program)由華盛頓國家自然歷史博物館礦物科學部門(Department of Mineral Sciences， National Museum of Natural History， in Washington D.C.)主持， 致力于更好地研究近1萬年內(nèi)噴發(fā)過的火山及其火山活動， 并對世界各地火山研究機構所提供的報告、 數(shù)據(jù)和圖像進行篩選總結， 于每周四在相關網(wǎng)站上(http:∥volcano.si.edu/reports_weekly.cfm)更新全球火山活動監(jiān)測周報。 該網(wǎng)站記錄了從1968年以來全球火山的噴發(fā)活動歷史， 數(shù)據(jù)來源詳實可靠。 本文主要通過收集史密森全球火山項目及相關火山網(wǎng)站在2015年更新的火山監(jiān)測數(shù)據(jù)， 從活動火山的時空分布特征、 活躍程度及造成的災害情況等方面， 總結了2015年全球火山活動概況。

1.1 2015年全球活動火山分布

據(jù)Siebert等[18]統(tǒng)計， 全球活動火山約有80%分布在環(huán)太平洋俯沖邊界上。 洪漢凈等[19]將全球活動火山劃分為三大活動區(qū)域， 分別為西太平洋活動區(qū)、 東太平洋活動區(qū)和大西洋活動區(qū)， 由13個火山帶組成， 并總結了全球火山活動分布特征。 此外， 火山活動和地震活動在時空分布上也存在著一定聯(lián)系[20]。

2015年全球活動火山的數(shù)量共102座， 比2014年增加了17座。 2015年與2014年活動火山的分布位置基本相同， 絕大多數(shù)處于環(huán)太平洋俯沖邊界上， 主要分布在西北太平洋火山帶、 南亞火山帶、 中美洲火山帶和南美洲火山帶上， 其中南美洲火山帶上2015年比2014年分布的火山數(shù)量更多， 火山帶更為活躍。 根據(jù)圖1， 不難發(fā)現(xiàn)2015年南亞火山帶上火山數(shù)量最多， 火山分布也最為密集， 是火山活動最強烈的火山帶。

圖1 2014～2015年全球活動火山分布(部分數(shù)據(jù)引自龔麗文等[1])

根據(jù)圖1中各火山帶火山分布的密集程度， 可以明顯地觀察到各火山帶上火山活動強度是不均勻的。 2015年， 西北太平洋火山帶北端比南端活動強烈， 南亞和中美洲火山帶的南端均比北端強烈， 而南美洲火山帶的北端、 南端和中間皆有數(shù)座火山集中分布。 洪漢凈等[19]認為火山帶強度分布的不均勻意味著火山弧在整體上有其動力學的控制機理。 此外， 俯沖板塊本身帶有不均勻性[21]， 也可能造成火山帶活動強度分布不均勻。

1.2 2015年全球活動火山的活躍程度

活動火山時而沉寂， 時而噴發(fā)， 對于火山的活躍程度， 目前沒有明確的判定標準。 但http:∥volcano.si.edu/網(wǎng)站上收錄了全球范圍的火山活動情況， 每周更新一次， 具有即時性， 被報道的次數(shù)越多， 說明火山活動的持續(xù)時間越長， 火山越活躍。 所以本文與龔麗文等[1]暫以該網(wǎng)站的報道次數(shù)為標準判定火山的活躍程度， 并且當報道次數(shù)大于50%時， 則認為該火山較活躍。

2015年共有51周次火山監(jiān)測報道， 全球活動火山中被報道次數(shù)大于50%(26次及以上)的火山共有10座， 約占活動火山總數(shù)10%(10/102)， 其報道次數(shù)占總報道次數(shù)42%(426/1019)， 火山名稱與具體活動次數(shù)如圖2所示。 2014年的活躍火山有13座， 而2015年的活躍火山有10座(圖2)。 2014年， Colima火山活躍度不高， 卻在2015年處于活躍狀態(tài)； Popocatepetl、 Santa Maria和Tungurahua三座火山于2014年屬于活躍火山， 而在2015年活躍程度稍減。 除上述4座火山外， 其他9座火山在2014～2015年都非?；钴S。 此外， Kilauea火山近兩年來每周均有報道， 是目前全球最為活躍的一座火山。

美國地調局(USGS)將火山的警戒等級劃分為NORMAL(Ⅰ級)、 ADVISORY(Ⅱ級)、 WATCH(Ⅲ級)和WARNING(Ⅳ級)4個等級。 I級代表火山處于不噴發(fā)狀態(tài)或火山活動轉為停止； Ⅱ級代表火山出現(xiàn)動蕩或火山活動強度大幅下降并有可能再次增強； Ⅲ級代表火山動蕩升級， 噴發(fā)可能性增大或火山噴發(fā)正在進行， 但產(chǎn)生的火山災害有限； Ⅳ級代表災害性的火山噴發(fā)即將發(fā)生、 正在進行或有可能發(fā)生。 根據(jù)上述標準， 2015年全球10座活躍火山活動強度不一(表1)， 其中多數(shù)火山處于警戒Ⅲ級。 Colima與Dukono火山于2015年基本處于警戒Ⅰ級， 火山活動漸趨減弱， 僅表現(xiàn)為火山灰飄散。 Kilauea、 Shiveluch、 Aira、 Karymsky和Shishaldin火山則處于警戒Ⅲ級的狀態(tài)， 不僅出現(xiàn)大范圍火山灰降落， 還有較強的巖漿活動和地震活動， 當?shù)鼐用竦纳a(chǎn)生活也因此受到嚴重影響。 Fuego和Zhupanovsky兩座火山的警戒級別跨度大， 但主要以Ⅲ級為主。 Sinabung火山的警戒級別達到Ⅳ級，活動最為劇烈。 根據(jù)2015年12月的火山監(jiān)測信息， Zhupanovsky火山與Aira火山已停止活動。

圖2 2014～2015年全球活躍火山對比(黑線為活躍火山分割線)

表1 2015年活躍火山警戒級別統(tǒng)計表(按月統(tǒng)計)

2015年全球共有102座活動火山， 其中10座為活躍火山， 周報道次數(shù)>26次； 而48座活動火山的周報道次數(shù)≤3次， 這些火山之中有29座沉寂數(shù)年后于2015年重新活動。 因火山活動具有復發(fā)性， 重新開始活動的火山很可能再次噴發(fā)， 本文統(tǒng)計了這些火山的相關情況(表2)。 29座火山中， 有 13座處于印度尼西亞， 屬于南亞火山帶， 數(shù)量上遠超其他火山帶。 29座火山中有21座火山的警戒級別大于(或等于)Ⅱ級， 說明火山發(fā)生動蕩， 活動性增強， 一般表現(xiàn)為火山出現(xiàn)熱異常， 火山灰柱或噴氣柱升高， 及發(fā)出爆炸聲。 這些警戒級別大于Ⅱ級(或等于)的火山中又有12座于近十年(2005～2015)內(nèi)噴發(fā)過， 其中有7座火山(表2中陰影所示)在2015年的活動次數(shù)大于(或等于)2次。 所以從火山最近噴發(fā)時間、 2015年所處的警戒級別和活動次數(shù)來看， 這7座火山正處于不穩(wěn)定的狀態(tài)， 推測其可能于未來幾年再次噴發(fā)， 并且根據(jù)2016年1月和2月的監(jiān)測信息， 7座火山中的Masaya、 Yasur和Alaid火山的活動增強， 其中Alaid火山的警戒級別已經(jīng)上升至Ⅲ級。

表2 2015年重新活動的火山

續(xù)表2

1.3 火山活動時間分布特征

2015年每月平均約有37座活動火山， 每周平均有20座活動火山， 相比之下， 2014年每月僅有28座， 每周僅有18座， 因而， 2015年火山活動明顯強于2014年。 2015年5月和11月全球活動火山數(shù)量達到峰值， 是火山活動最強烈的兩個月， 而2014年則于6月、 9月和11月活動較強(圖3， 圖4)， 這種一年中不同月份火山活動強度不同的現(xiàn)象可能是受潮汐影響[22-23]。 潮汐對火山活動有調節(jié)作用， 并且在厄爾尼諾事件前后調節(jié)作用十分顯著。 劉偉等[22]統(tǒng)計了1981年1月至1983年12月日本櫻島火山爆發(fā)的天文條件， 發(fā)現(xiàn)厄爾尼諾事件、 強潮汐與櫻島火山活動有非常好的對應關系。 楊學祥等[23]也發(fā)現(xiàn)2000年強潮汐天文條件與日本Miyake火山地震活動也出現(xiàn)了很好的對應性。

圖3 2014～2015年每月活動火山數(shù)量變化趨勢

圖4 2014～2015年每周活動火山數(shù)量變化趨勢

1.4 2015年火山災害情況

2015年的火山活動造成了多起火山災害事件(表3)， 全球有近30000人被迫撤離居住區(qū)， 智利和印度尼西亞是受災最嚴重的區(qū)域。 火山噴發(fā)產(chǎn)生的火山灰， 造成多起機場停運事件， 周圍城鎮(zhèn)居民的生活也受到了不同程度的影響。 火山碎屑流、 泥石流等火山災害頻繁發(fā)生， 但規(guī)模不大， 并未造成人員傷亡。

表3 2015年全球重要火山災害一覽表

1.5 2001～2015年全球活動火山數(shù)量變化

根據(jù)對2001～2015年全球活動火山數(shù)量統(tǒng)計(圖5、 6)， 可以發(fā)現(xiàn)： 近15年來， 每年活動火山總數(shù)量在整體上有上升的趨勢， 2015年是全球火山活動最強烈的一年。 年活動火山總數(shù)從69座增加至102座， 周平均活動火山數(shù)量從11.0座增加至20.1座。 但年活動火山總數(shù)曲線波動較大， 于2005年和2014年出現(xiàn)相對較高的異常值， 而同期周平火山數(shù)量曲線較平滑， 并未出現(xiàn)異常值。 并且2005年共有87座活動火山， 比2007年多出10座， 但在周平均火山數(shù)卻相差無幾， 這說明2005年出現(xiàn)了較多的類似于表2中的低活動頻度火山， 一年中只被報道了一兩次， 卻造成了年火山總數(shù)虛高， 而2014年的情況則恰恰相反。

圖5 2001～2015年的周平均活動火山數(shù)量變化

圖6 2001～2015年的年平均活動火山數(shù)量變化

全球活動火山主要分布在板塊邊界， 處于這些構造位置的火山受到板塊運動的控制[24]， 因而火山活動在一定程度上也可以反映板塊運動的情況。 15年來， 每年發(fā)生活動的火山數(shù)量與全球板塊構造運動的活躍程度是否存在聯(lián)系， 還需要收集更大時間尺度的數(shù)據(jù)和考慮更多的因素， 并綜合考慮其他地質與地球物理證據(jù)才能作出判斷。

2 結論

通過以上對2015年全球火山活動的總結對比， 有如下幾點認識： 2015年全球火山活動比2014年強烈， 其年火山總數(shù)、 月平均和周平均活動火山數(shù)皆高于2014年， 5月和11月是2015年火山活動較強的月份； 2015年全球活動火山主要分布在4個火山帶上， 而南亞洲火山帶是火山活動最強烈的火山帶； 2015年共有10座活躍火山， 并且另有7座可能于未來幾年再次噴發(fā)。 全球由火山噴發(fā)造成的難民人數(shù)近30000人， 印度尼西亞和智利是2015年火山災害的重災區(qū)； 2001～2015年， 每年活動火山總數(shù)量在整體上有逐漸上升的趨勢， 但由于時間尺度較小， 其原因和意義還需進一步探討。

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Review on the 2015 global vocanic activity

Zhang Chuanjie1)， Li Ni1)， Gong Liwen2)

1) Key Laboratory of Active Tectonics and Volcano， Institute of Geology， China Earthquake Administration， Beijing 100029， China 2) Earthquake Administration of Chongqing Municipality， Chongqing 401147， China

This paper has reviewed the temporal and spatial distribution，active levels and resulted hazards of global active volcanoes in the year 2015 (Jan.1-Dec.31 thereinafter) according to the global volcano monitoring data and compared with those of 2014(Jan.1-Dec.31 thereinafter). Most of the Global active volcanoes in 2015 are distributed in the Northwestern Pacific volcanic belt, South Asia volcanic belt, Central and South America volcanic belt. Among them, the South Asia volcanic belt has the most intensive volcanic activity. There are 10 active volcanoes keeping alive more than half year in 2015, and another 7 sporadically active volcanoes probably erupt again in the next few years. Generally, the global volcanic activities are stronger in 2015 than in 2014. For the year 2015, the strongest activities occurred in May and November. The number of global refugees caused by volcano eruptions is about 30 000 and the worst-hit countries are Indonesia and Chile. According to statistics, the number of active volcanoes in every single year gradually increased for the time period from 2001 to 2015, but the correlation between the number and global tectonic movement activities needs more data for further discussion.

global active volcano； temporal and spatial distribution； volcanic hazards

2016-10-12； 采用日期： 2016-11-16。

※通訊作者： 李霓， e-mail: lini67@sina.com。 基金項目： 中國地震局監(jiān)測預報司"全球典型火山事件跟蹤上報"項目(16A44ZX285)資助。

P317；

A；

10.3969/j.issn.0235-4975.2016.11.004