雨雪的这些“暗箱操作”你知道吗？

苏西

地球上层水循环把水输送到各个地方，降雨和降雪是重要环节。但是降雨和降雪有时是破坏性的，比如引发洪水和暴风雪。然而，自然系统的复杂程度可能出乎我们的意料:除了制造我们看得见的自然灾害，雨雪有时还会暗中运作，制造一些意想不到的自然灾害。这是怎么回事？雨水烧了火山？

2018年5月，美国夏威夷基拉韦厄火山剧烈喷发，大量火山灰喷向天空空。火山附近的地表出现了新的裂缝，熔岩从裂缝中涌出。熔岩流入大海，对海岸附近的水域造成了损害。熔岩还涌入居民区，摧毁了数百栋房屋...

基拉韦厄火山的喷发并不是什么大新闻，因为它是地球上最活跃的火山之一。这座火山底部有两个长期存在的熔岩湖。自1983年以来，它几乎没有停止过喷发，但在2018年，它突然一反“温和”喷发的常态，变得异常活跃。

虽然大多数人认为基拉韦厄火山的喷发没什么特别的，但美国迈阿密大学的研究人员心中有一个疑问:是什么导致基拉韦厄火山猛烈喷发？

因为无法观测到火山内部，所以无法获得直接信息。研究人员只能另辟蹊径。他们分析了基拉韦厄火山附近天气和降雨的科学记录以及基拉韦厄火山的长期监测数据。要探索火山爆发的原因，为什么要研究天气和降雨？

虽然这次不同寻常的行动令人困惑，但他们确实发现了一些线索。研究人员在模型中加入了200多年来基拉韦厄火山天气和降雨的科学记录以及火山相关数据。他们发现，自1790年以来，约60%的基拉韦厄火山在雨季喷发。监测数据显示，火山内部的压力在这些时期也增加了。并且当他们将2018年基拉韦厄火山的相关数据输入到研究模型中时，他们发现火山爆发前的几个月，夏威夷出现了异常的降雨量，火山内部压力在爆发前和爆发过程中达到了50年来的最高水平，最终导致了火山的爆发。研究人员认为，这可能是因为大量雨水渗入了深层岩石的缝隙中，增加了火山的内部压力，迫使岩浆冲向火山口，或者“开辟”了一条新的“管道”，导致了猛烈的喷发。

那么，强降水真的能引发火山吗？

这个新颖的观点并没有得到大多数科学家的认可。因为火山喷发的主要原因是火山内部的压力，虽然降雨对火山有一定程度的影响，但其产生的压力不足以引发大喷发。火山内部压力增加应该还有另外一个原因。

一组研究人员研究了2018年基拉韦厄火山喷出的火山物质。他们发现火山喷出的第一批物质已经在火山中停留了很长时间。但是基拉韦厄火山总是活跃的。为什么这些物质没有及时喷射出来？研究人员认为，这些物质可能是导致火山内部压力过大的“元凶”。它们可能会堵塞火山的内部系统，导致压力不断积聚。当压力达到临界点时，火山猛烈爆发，首先冲出火山口的物质包括“堵塞物”。因此，基拉韦厄火山喷发的原因可能是内部堵塞。

看来，降雨可能并不是火山爆发的主要原因，不过，这个观点也为预测火山的研究提供了新线索。如今，科学家还不能准确预测火山爆发的时间、爆发的强度，最重要的原因之一就是我们对火山爆发的原因了解不够，如果能综合所有可能导致火山爆发的原因，或许有助于准确预测火山爆发。

看来，降雨可能不是火山爆发的主要原因，但这一观点也为火山预测的研究提供了新的线索。如今，科学家无法准确预测火山爆发的时间和强度。其中一个很重要的原因就是我们对火山爆发的原因了解不够。如果能综合火山爆发的所有可能原因，或许对准确预测火山爆发有所帮助。

雨雪按了地震键？

美国的圣安地列斯断层位于太平洋板块和北美板块的交界处。它就像地表的一道长长的伤疤，绵延约1000公里。由于板块的相互作用，地震经常发生在断层附近。地震的原因是多方面的，比如海啸的冲击。

早在2002年，科学家就发现潮汐导致水下火山震动，2004年，科学家发现潮汐在一些断层上引发地震。随着地震仪变得越来越灵敏，分布越来越广，科学家可以识别地壳中震级更低、震源更深的微震。2012年，科学家发现圣安德烈亚斯断层实际上受到潮汐的影响，当潮汐达到一天两次的峰值时，微震的频率更高。每月两次大潮期间，该断裂带的微震较为集中。科学家认为这是因为海水在潮汐的作用下来回摆动。在潮汐高峰期，海水对太平洋板块的冲击使其向北美板块弯曲，两个板块之间的相互作用引起微震。

2017年，加州大学伯克利分校的地震学家也发现，冬季的雨雪也会导致断层附近的微震增加。雨雪是如何引起地震的？也许这是因为“季节性负荷”。所谓季节性荷载，简单来说就是雨季降雨和冬季降雪对地壳的压力。

地震学家收集了分布在加州的600多个GPS传感器的数据，并测量了圣安德烈亚斯断层线的垂直运动，以跟踪季节性载荷引起的变化。这些传感器非常灵敏，可以探测到地面的轻微下沉和上升。根据数据，他们计算了不同季节断层不同位置的压力变化，对比了3600次5级以下的地震。0在2006年到2015年之间。最后，他们总结出一个规律——从冬天到春天，由于积雪、湖泊和水库的积水，圣安地列斯断层附近的地壳会在重压下下沉，早春下沉幅度最大；随着夏天的到来，积雪融化，水位降到最低，地面就会反弹，恢复原来的样子。就在这次下沉和一升之间，出现了一次小地震。看来冬天的雨雪确实和微震有关。

那么，这项研究的结果可以用来预测地震吗？恐怕不能，但它可以让我们了解小地震的过程和地壳的破坏，并且通过这些知识和数据的积累，可能会帮助我们对断层附近的地震风险做出更准确的评估。更重要的是，随着全球气候的变化，一些地区冬天雨雪多，夏天干旱多。如果这些地区恰好是地震多发区，这些变化可能会影响地震的发生，所以了解雨雪与地震的关系很重要。

如今，尽管科技大发展，地震、火山爆发无法准确预测，但这些自然猛兽作恶时会造成严重破坏。因此，科学家们从未停止对它们的研究，不断挖掘这些自然灾害的成因，研究它们发生的过程，而这些新的发现和研究将有助于未来对这些自然灾害的预测。