科学家为特殊的汤加海啸提供解释

科学家们表示，他们已经确定了今年早些时候汤加火山大规模喷发后迅速蔓延到世界各地的异常海啸的确切机制。

在今天发表在《自然》杂志上的一篇新论文中，包括卡迪夫大学的研究人员在内的一个国际团队表示，这一特殊事件是由强大的火山爆发引发的声重力波 (AGW) 引起的，它以 Hunga 的形式进入大气层并穿越海洋汤加-洪加哈阿派火山爆发。

当这些波浪相互汇聚时，能量不断地注入海啸中，使其变得更大，传播得更远、更快、更久。

2022 年 1 月 15 日的洪加汤加-洪加哈帕伊火山喷发是 21 世纪最大的一次火山喷发，也是自 1883 年喀拉喀托火山以来最大的一次喷发。

它被描述为有记录以来在大气层中发生的最大爆炸，其威力是广岛原的数百倍。

这次喷发既是大气扰动的根源，也是全球记录的异常快速传播的海啸，令地球、大气和海洋科学家都感到困惑。

“海啸可能由火山喷发引发的大气波产生的想法并不新鲜，但这一事件是现代全球密集仪器首次记录到的，这使我们最终能够解开这些不寻常现象背后的确切机制，”共同说-该研究的作者，来自卡迪夫大学地球与环境科学学院的 Ricardo Ramalho 博士。

AGW 是在重力作用下传播的非常长的声波。它们可以以声速穿过深海或大气等介质，由火山爆发或地震等猛烈来源产生。

单个AGW可以延伸数十或数百公里，并在海洋表面以下数百或数千米的深度行进，将能量从上表面传递到海底，并穿越海洋。

“除了穿越海洋，AGW 还可以在火山爆发和地震等剧烈事件后传播到大气中，”该研究的合著者、卡迪夫大学数学学院的 Usama Kadri 博士说。

“汤加喷发发生在地表以下的理想位置，在浅水中，这导致能量以接近水面的蘑菇状释放到大气中。因此，高能 AGW 与水面的相互作用是不可避免的。 "

利用火山喷发时全球各地的海平面、大气和卫星数据，研究小组表明，海啸是由喷发引发的 AGW 驱动的，它们快速进入大气层，反过来又被不断地将能量“泵送”回海洋。

大气和海平面数据的比较表明，由 AGW 引起的空气扰动的第一个迹象与世界各地许多地方的海啸发生之间存在直接关联。

该团队表示，能量向海洋的转移是由一种称为非线性共振的现象引起的，在这种现象中，AGW 与它们产生的海啸相互作用，导致后者被放大。

在这项新研究中，他们估计海啸的传播速度比火山引发的海啸快 1.5 到 2.5 倍，在不到 20 小时内以约 1000 公里/小时的速度穿越太平洋、大西洋和洋。

“此外，由于海啸是由快速的大气源驱动的，它直接传播到加勒比海和大西洋，而不必像‘正常’海啸那样绕过南美洲。这就解释了为什么汤加海啸会到达大西洋海岸比“正常”海啸的预期早了近 10 小时，”拉马略博士补充道。

“汤加海啸为我们提供了一个独特的机会，通过与声重力波的共振来研究全球海啸的形成和放大的物理机制。这种规模的共振使我们能够超越机制的‘概念证明’ ，以及开发更准确的预测模型和实时预警系统，以开发新的能源利用技术的潜力，”卡德里博士总结道。

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