2022年汤加火山喷发与海啸观测

2022年1月15日世界标准时间4∶14，位于南太平洋汤加俯冲带火山链区域的Hunga Tonga-Hunga Ha’apai(HTHH,175.39°W,20.55°S)火山爆发并激发全球性海啸。聚焦火山喷发和海啸波的观测方法，介绍了海底传感器、大气波变化卫星图、电离层扰动对火山喷发和海啸的最新监测结果。结合该区域的地质构造与火山喷发历史资料，综述了2022年汤加HTHH火山喷发引起的海啸特征、最新观测手段，提出了对俯冲带火山海啸等进行详细的海洋地球物理调查、基于观测综合量化研究海底火山大规模喷发对全球气候的潜在影响等建议。     

汤加-克马德克俯冲带的地质构造与地震火山特征

2022年1月15日西南太平洋的洪阿哈阿帕伊岛海底火山发生了爆炸式的剧烈喷发，吸引了全球的关注。洪阿哈阿帕伊岛海底火山位于汤加-克马德克俯冲带，综合前期研究结果，对汤加-克马德克俯冲带的地质构造特征、地震和火山分布进行初步分析，发现：（1）从汤加-克马德克俯冲带弧前向海方向直到俯冲的太平洋板块，构造上主要表现为大规模正断层。（2）路易斯维尔海山链的俯冲将汤加-克马德克俯冲带分为北部的汤加俯冲带和南部的克马德克俯冲带，沿汤加俯冲带板块汇聚率为67～84 mm/a，沿克马德克俯冲带板块汇聚率为41～58 mm/a，板块俯冲速度的差异造成汤加俯冲带和克马德克俯冲带目前俯冲深度的不同。（3）在路易斯维尔海山链以北，太平洋板块上覆沉积物厚度不足0.4 km，而在南侧达到1 km左右，由于俯冲板块上覆沉积物厚度的差异而造成北部的汤加俯冲带和南部的克马德克俯冲带孕育地震能力的差异。这些认识对研究该俯冲带的火山喷发机制、大地震成因机理及其灾害风险具有重要意义。     

汤加火山的地震学研究

俯冲带的地震监测仍然是一个挑战，特别是对于人口稠密地区。2022年1月汤加的洪阿汤加—洪阿哈阿帕伊火山的喷发以及引发的地震凸显了这一需求的急迫性。综合汤加地震学观测，推测汤加部分火山近期仍有小规模喷发风险。选取2009—2010年覆盖汤加的海底地震仪台阵数据，应用机器学习算法进行数据处理，得到汤加火山岛链附近高分辨率的地震目录。     

汤加发生30年来全球强度最大的火山喷发

<正>近日,南太平洋岛国汤加的洪阿哈阿帕伊岛海底火山发生喷发。数据显示,这是全球自1991年菲律宾皮纳图博火山喷发以来强度最大的一次火山喷发。汤加位于环太平洋地震带的地壳活动强烈区,由170多个岛屿组成,其中大部分为珊瑚岛,约40个岛屿有人居住。洪阿哈阿帕伊岛位于汤加首都努库阿洛法以北约65公里,无人居住。1月14日,洪阿哈阿帕伊岛海底火山发生喷发;1月15日下午再次喷发,     

刊中刊

双重打击：引发汤加大海啸的因素 发生在2009年9月，席卷萨摩亚和北汤加群岛的海啸是由海沟外坡上的一次8级地震引起的，在这个地方，太平洋板块进入消减带时发生弯曲。这里最初被认为是该海啸的唯一来源，但一个更为复杂的画面却正在出现。两个小组报告了在几乎同一时间和地点发生的两次地震，它们被称为“一对触发的地震”。但不清楚的是这两次地震到底是哪个触发了哪个。不管是哪种情况，这两次地震都为在邻汤加消减带上偶尔发生的大型海啸提供了一个机制。     

1525-2000年强火山喷发与ENSO事件的关系

根据美国Smithsonian研究院的全球火山计划发布火山喷发年表,筛选出1525-2000年强火山喷发(火山喷发指数IVE≥4),并分为强火山喷发(IVE=4)和极强火山喷发(IVE≥5);利用Gergis重建了1525-2000年ENSO 年表,得到不同类型的ENSO 事件,分别对强火山喷发和ENSO 事件进行10a累计统计.对1525-2000年强火山喷发次数和ENSO事件次数进行匹配.结果表明:1525-2000年,强火山喷发出现195次,其中IVE=4的强火山喷发153次,极强火山喷发42次;ENSO 事件出现399次,包括188次厄尔尼诺事件和211次拉尼娜事件.强火山喷发后的ENSO 事件次数明显多于出现前2a内无强火山喷发的ENSO 事件次数,且强火山喷发后的ENSO 事件中厄尔尼诺、拉尼娜次数相当,而出现前2a内无强火山喷发的ENSO 事件中拉尼娜事件明显多于厄尔尼诺事件.强火山喷发后的厄尔尼诺事件出现137次,拉尼娜出现136次,两者出现次数持平.不同强度的火山喷发后,厄尔尼诺事件与拉尼娜事件出现概率基本相等.      

全球十大洪灾

洪灾作为相当复杂的灾害系统，既有整个水系的泛滥，也有小范围暴雨的局部灾情；既有过量降雨引起的水灾，又有风暴、地震、火山、滑坡、海啸、雪崩、崩塌等引发的次生水灾；既有纯自然性质的水灾，也有人为造成并加剧的水患。     

水下爆炸试验工程系统研究

该文分别从技术和管理角度分析了水下爆炸试验工程任务,运用系统理论,阐述了水下爆炸试验结构及内在因素的相互关系,从而从整体上把握水下爆炸试验。在全面考虑爆炸试验可靠、安全的基础上,确保水下爆炸试验工程的整体优化,高效优质地完成任务,为进一步科学规划水下爆炸试验场的建设提供设计依据。     

南票煤田山西组火山事件层中的透长石、蒙脱石X射线衍射特征及研究意义

通过对南票煤田晚古生代沉积层中的火山角砾和沉凝灰岩X射线衍射分析及对比，确定在火山碎屑岩中有高温矿物透长石的存在；结合差热分析确定粘土矿物主要为蒙脱石和高岭石。对该区火山事件层的研究和进一步确定有重要的意义。     

网络化控制系统的新型事件触发通信与鲁棒广义HdH⑴容错协同设计

针对网络化控制系统（NCS)单纯依赖网络固有资源进行容错控制孤立设计方法的局限性，在分析现有离散事件触发通信机制不足的基础上，提出一种具有动稳过程共同约束的离散事件触发通信机制，并在该通信机制下建立与状态误差相关的闭环故障NCS模型；考虑参数不确定性和外界有限能量扰动的影响，基于Lyapunov稳定性理论与相关技术，给出网络通信触发权矩阵与广义Hz/H指标约束下的满意容错控制器优化求解方法.通过仿真算例，验证新型离散事件触发通信机制的确能在不过分削弱系统性能的前提下，更多地节约网络通信资源，触发参数的选择也与系统性能有对应关系，为工程中选取相关参数提供便利.     

近自由面水下爆炸气泡与破损结构耦合作用机理研究

近自由面水下爆炸气泡的动态特性非常复杂,研究其与破损结构的耦合作用机理对于发挥武器的二次攻击毁伤能力具有重要的意义. 基于耦合欧拉-拉格朗日方法,建立了近自由面水下爆炸模型,讨论了（不）完整直角结构近自由面水下爆炸过程中气泡的动态特性,揭示了近自由面水下爆炸气泡与破损结构耦合作用机理. 首先建立近自由面水下爆炸模型,将气泡形态、最大半径、周期等仿真结果与实验数据对比,验证数值模型及计算方法的有效性. 探究了完整和破损结构的存在对近自由面水下爆炸气泡动态特性的影响,发现结构与自由面的共同作用使得气泡出现射流偏折、水冢一侧凹陷和气泡破碎等现象. 结果显示破口尺寸参数γ在0.070~0.085区间内,气泡在结构一侧将形成倾斜射流,破口尺寸的增大对射流的头部宽度、头部速度和倾斜角度呈现明显的正向影响.      

水下爆炸研究现状及发展方向展望

水下爆炸研究带有明显的军事目的,在中国越来越受到重视.在对国内外及研究内容进行了归纳分类,并对水下爆炸能量释放及传播规律、水下爆炸毁伤机理与效应评估、水下爆炸测试技术、水下爆炸仿真技术4方面研究内容进行了综述.根据国内外研究进展,对今后水下爆炸研究内容及发展方向进行了展望.     

厦门海域水下爆破中的冲击波监测与分析

水下爆破中所产生的冲击波等强噪声对海洋生态环境具有重大的影响.本文构建了一套实时的水下爆破冲击波声学监测系统,对厦门港现代码头的水下爆夯进行了现场实时监测.采用PULSE声学振动分析软件及MATLAB数据分析软件对水下爆破中的冲击波进行了时-频分析;对同次爆破在不同距离上所测的水下爆夯冲击波强度进行了比较,初步得到厦门港水下爆破中冲击波强度随距离的变化关系.     

水下爆破对水生物的损伤机理及防护技术研究综述

为加强对水下爆破对水生物损伤的相关认识，指导水下爆破技术发展，查阅了大量文献，总结了前人对水下爆破对生物的损伤机理相关研究，从水下爆炸能量释放及传播规律、水下爆炸损伤机理与效应评估、水下爆炸防护措施等方面详细介绍了相关技术研究进展。结果表明：水下爆炸产生的能量主要以冲击波能和气泡能的形式释放，最后衰减为声波能，但各能量的产生、传递和转化机制尚不清晰。爆破产生的冲击波、声波冲均会对鱼类的肝、脾、肾等内部器官造成不同程度的伤害，甚至破坏鱼类的听力和神经系统，但爆破的水生物损伤模型主要以鱼鳔损伤为基础，作用于鱼体不同易损器官的损伤模型尚未建立，损伤模型对鱼群种类、体型大小的评价不足；水下爆破还会对水环境造成扰动，影响鱼的呼吸、摄食、孵化率和成活率，但爆破引起的水环境的变化长期生物效应研究是一个重点方向。水下爆破对生物多样性的影响也颇具研究意义。目前水生物的主动防护措施主要集中在装药结构起爆方式的改进以及对水生物的驱赶，被动防护手段包括气泡和高分子帷幕、预裂缝和减振沟槽等。可研发新型炸药或者非爆手段替代主动减小冲击波。基于声学的驱鱼方式是一种重要手段，但结合水下视觉系统，实现可视化和可评价的“清场”。被动防护措施主要集中在气泡帷幕防护技术，其他手段缺乏相关的试验和理论研究。主被动联合防护可达到较好的防护效果，但两者的协同机制研究是研究的重要方向。     

近场水下爆炸载荷对舰船结构的局部毁伤特性

主要采用任意的拉格朗日-欧拉（ALE）方法的LS-DYNA软件,对舱段结构在水下近场爆炸与水下接触爆炸情况下的毁伤特性进行研究.为验证该方法的有效性,首先运用该方法对TNT炸药在水下爆炸产生的冲击波峰值进行模拟,将模拟得到的仿真值与经验公式的计算值进行对比,从而验证该方法的有效性.运用该方法对平板水下接触爆炸实验进行验证,将模拟结果与试验结果进行对比,进一步验证ALE方法的有效性.最后,采用ALE方法分别对不同结构型式的舱段在水下近场爆炸与水下接触爆炸进行数值模拟,研究不同结构型式舱段结构在不同工况下的毁伤特性,定量分析破口大小与结构毁伤模式.      

水下爆炸的一些声学特性分析

为了验证水下爆炸所产生的声信号能否作为一种干扰源并用于鱼雷的水声干扰对抗,进行了高能炸药装药的水下爆炸试验及其测试.根据测试数据曲线分析了冲击波的传播和衰减、气泡脉动、持续时间、声压级以及功率谱.结果表明,水下爆炸作为一种强水声干扰源,可在反鱼雷干扰对抗中发挥重要作用.     

有氧化剂(AP)含铝炸药水中爆炸数值模拟

为了实现含有氧化剂AP的含铝炸药(下称PBX—3炸药)的水中爆炸参数的预估,利用Φ50 mm圆筒试验确定了PBX—3炸药爆轰产物JWL状态方程参数;并在此基础上开展了PBX—3炸药水中爆炸数值模拟,计算得到了冲击波峰值压力、比冲击波能和气泡脉动周期,计算结果与试验结果吻合良好。研究结果表明,基于圆筒试验确定的爆轰产物JWL状态方程参数,可以准确计算有氧化剂含铝炸药的水中爆炸参数,对于该类炸药的能量评估有一定参考价值。