蘇溪

地球上水循環(huán)將水分輸送到各地，降雨和降雪是其中重要的環(huán)節(jié)。但是降雨和降雪有時也具有破壞性，比如引發(fā)洪澇災害、暴風雪天氣。然而，大自然系統(tǒng)的復雜程度可能是我們想不到的：雨雪除了制造我們看得見的自然災害，它們有時還會來一些暗地里的操作，制造一些意想不到的自然災害，這是怎么回事呢？

降雨澆燃了火山？

2018年5月，位于美國夏威夷的基拉韋厄火山發(fā)生猛烈噴發(fā)，大量的火山灰噴向天空，火山附近的地表出現(xiàn)新的裂縫，熔巖從裂縫中涌出。熔巖奔流入海，對海岸附近的海域造成了破壞，熔巖還涌向居民區(qū)，摧毀了數(shù)百棟房屋……

基拉韋厄火山噴發(fā)不是什么大新聞，因為它本來就是地球上最活躍的火山之一，這座火山底部有兩個長期存在的熔巖湖。自1983年以來，它就幾乎沒有停止過噴發(fā)，只不過2018年，它突然一反“溫和”噴發(fā)的常態(tài)，變得異?；钴S起來。

盡管大多數(shù)人都認為基拉韋厄火山噴發(fā)沒什么特別的，但是美國邁阿密大學的研究人員腦海里卻閃現(xiàn)了一個問題：是什么導致基拉韋厄火山猛烈噴發(fā)？

由于無法對火山內部進行觀察，因此無法獲得直接信息。研究人員只能另辟蹊徑，他們對基拉韋厄火山附近的天氣和降雨的科學記錄，以及基拉韋厄火山的長期監(jiān)測數(shù)據(jù)進行了分析。探究火山噴發(fā)的原因，為什么要研究天氣和降雨呢？

這種不尋常的操作雖然讓人困惑，但是他們還真的找到了一些線索。研究人員將兩百多年來，基拉韋厄火山的天氣、降雨的科學記錄和火山相關的數(shù)據(jù)加入模型中。結果他們發(fā)現(xiàn)，自從1790年以來，基拉韋厄火山大約60%的噴發(fā)時間是在雨季。而監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，恰好在這些時段火山內部的壓力也有所升高。而當他們將基拉韋厄火山2018年的相關數(shù)據(jù)輸入研究模型后，發(fā)現(xiàn)火山噴發(fā)前夏威夷有幾個月降雨異常多，并且火山內部壓力在噴發(fā)前和噴發(fā)期間都達到了50年來的最高水平，這最終導致了火山的大爆發(fā)。研究人員認為，這可能是大量的雨水滲入深層巖石的縫隙，使火山內部壓力增大，迫使巖漿向火山口涌去，或者“開辟”新的“管道”，從而發(fā)生了猛烈噴發(fā)。

那么，強降水真的能夠引爆火山嗎？

這一新穎的觀點并沒有得到多數(shù)科學家的認可。因為促使火山噴發(fā)的最主要原因是火山內部的壓力，雖然降雨對火山有一定程度的影響，但是其制造的壓力不足以觸發(fā)大爆發(fā)。導致火山內部壓力增大應另有原因。

一組研究人員對2018年基拉韋厄火山噴出的火山物質進行了研究，他們發(fā)現(xiàn)，火山噴出的第一批物質曾在火山中停留了較長一段時間。而基拉韋厄火山一直處于活躍狀態(tài)，為什么這些物質沒有被及時噴出呢？研究人員認為，這些物質可能正是導致火山內部壓力過高的“元兇”，它們可能堵塞了火山內部系統(tǒng)，使壓力不斷積累，當壓力達到臨界點時，火山就發(fā)生了猛烈的噴發(fā)，而首先沖出火山口的物質中就包括“堵塞物”。因此，使基拉韋厄火山大爆發(fā)的原因可能是內部堵塞了。

看來，降雨可能并不是火山爆發(fā)的主要原因，不過，這個觀點也為預測火山的研究提供了新線索。如今，科學家還不能準確預測火山爆發(fā)的時間、爆發(fā)的強度，最重要的原因之一就是我們對火山爆發(fā)的原因了解不夠，如果能綜合所有可能導致火山爆發(fā)的原因，或許有助于準確預測火山爆發(fā)。

雨雪按下了地震鍵？

美國的圣安德烈亞斯斷層位于太平洋板塊和北美洲板塊的交界處，它就像地表上一條長長的疤痕，綿延約10 0 0千米。由于板塊的相互作用，斷層附近經(jīng)常發(fā)生地震。而引發(fā)地震的原因五花八門，比如海潮的沖擊。

早在2002年，科學家就發(fā)現(xiàn)潮汐引發(fā)水下火山的震動，而在2004年，科學家又發(fā)現(xiàn)，潮汐在一些斷層上引發(fā)地震。隨著地震儀越來越靈敏，分布越來越廣，科學家們可以識別到震級更低、震源位于地殼更深處的微地震。2012年，科學家發(fā)現(xiàn)，圣安德烈亞斯斷層居然也受潮汐的影響，在每天兩次潮汐峰值時，微地震發(fā)生頻率更高。而每個月的兩次大潮期間，這個斷層帶的微地震更為集中。科學家認為，這是因為在潮汐的作用下，海水來回晃動，在潮汐峰值時，海水對太平洋板塊的沖擊，使其向北美洲板塊彎曲，兩個板塊的相互作用引發(fā)了微地震。

2017年，美國加州大學伯克利分校的地震學家還發(fā)現(xiàn)，冬季的雨雪竟然也能導致斷層附近微地震增多。雨雪是如何引發(fā)地震的？這或許是因為“季節(jié)性負荷”。所謂的季節(jié)性負荷，簡單來說就是雨季的降雨和冬季的積雪對地殼的壓力。

地震學家們收集了分布在加州的600多個GPS傳感器的數(shù)據(jù)，測量了圣安德烈亞斯斷層線的垂直運動，以追蹤季節(jié)性負荷導致的變化。這些傳感器非常靈敏，能夠探測到地面的輕微下沉和上升。根據(jù)數(shù)據(jù)，他們計算了斷層不同位置的壓力在不同季節(jié)的變化，并對比2006年到2015年之間的3600次5. 0級以下的地震。最終，他們總結出了一個規(guī)律——在冬季到春季，由于積雪、湖泊和水庫里的水聚集起來，圣安德烈亞斯斷層附近的地殼會在重壓下下沉，其中早春時節(jié)，地殼下沉的幅度最大;隨著夏季的到來，積雪融化、水位降至最低時，地面就會反彈，恢復到原來的樣子。就在這一沉一升之間，小型地震就出現(xiàn)了?？磥恚镜挠暄┐_實與微地震有關。

那么，這項研究的結果能用于預測地震嗎？恐怕不行，不過它能夠讓我們了解小型地震和地震對地殼的破壞過程，而通過對這些知識和數(shù)據(jù)的積累，可能有助于我們對斷層附近的地震的危險性做出更準確的評估。更重要的是，隨著全球氣候的變化，一些地區(qū)冬天雨雪更多，夏季更干旱，如果這些地區(qū)正好是地震高發(fā)區(qū)，那么這些變化或許會對地震的發(fā)生造成影響，那么了解雨雪與地震之間的關系就很重要了。

如今，盡管科技有了很大的發(fā)展，但是地震和火山爆發(fā)仍無法準確預報，但是這些自然的猛獸作惡起來又會造成嚴重的破壞，因此科學家們從未停止對它們的研究，不斷挖掘引發(fā)這些自然災害的各種原因，研究這些災害發(fā)生的過程，而這些新的發(fā)現(xiàn)和研究將有助于未來人類對這些自然災害的預報。