2021年全球火山活动综述

韩 迪，朱大庆，顾国辉，曹戎机

（1.吉林省地震局，吉林 长春 130117；2.中国地震局火山研究所，吉林 长春 130117）

0 引言

火山是一种常见的地质现象，火山喷发通常较为迅猛突然，极具毁灭性，是人类生存和发展所面临的一大自然灾害。据不完全统计，全球有1500余座活火山（1万年以来有过喷发）和上万座死火山，主要分布四大火山带：环太平洋火山带、大洋中脊火山带、地中海-喜马拉雅火山带及东非裂谷火山带。自1980年以来，全球有历史记录的火山灾害死亡人数近30万，造成经济损失达数十亿美元[1-4]。本文通过综合整理2021年全球活动火山的监测数据，统计归纳了相关火山信息，以期对火山监测、研究工作提供参考。

1 2021年全球活动火山的时空分布特征

环太平洋火山带是全球最大的火山带，沿岸活火山数目众多，全球现代火山的喷发80%发生在这里，原因与太平洋板块向岛弧及大陆下的俯冲作用有关，是世界上发生地震和火山喷发最频繁的地方[5-6]。

2021年全球共有28个国家的103座（比2020年增加14座）火山记录到火山活动[7]。在构造环境上，大部分活动火山分布在环太平洋火山带上，部分沿印度板块与欧亚板块碰撞带边界排布；在地理位置上，主要位于印度尼西亚、美国、日本岛弧、俄罗斯勘察加半岛、巴布新几内亚、菲律宾、冰岛、智利以及南北美洲交界地带，尤其以印度尼西亚的活动火山分布最为密集；少量活动火山分布在意大利、西班牙、新西兰、汤加群岛等地；个别为海底活动火山（所罗门群岛卡瓦奇火山、日本福德冈火山）（图1）。

图1 2021年全球喷发的活动火山分布图（以火山喷发期间最高警戒级别来标注）Fig.1 The distribution map of global eruptive volcanoes in 2021

火山活动极具不确定性，2021年的103座活动火山中，有81座火山为最近五年内连续活动的火山（占78.6%）；有11座火山曾于更早 之前的五至十五年间有过喷发活动（占10.7%）；有11座火山（占10.7%）为长期休眠后又开始重新活动的火山，其中休眠期最长的为冰岛克利苏维克火山，达681年。

通过对多年资料进行统计（图2），2010—2021年间，全球每年活动火山的总数为81～102座，十年均值为89.5座/年；全球每年周平均记录的活动火山数量为14.6～20.1座，均值为16.8座/周。2021年全球活动火山总数为103座，周平均记录活动火山数量为21座，均略高于往年，且本年度全球出现了几次重大火山喷发事件，由此可以看出，火山活动强度有所增强，发生火山灾害的概率升高。

图2 2010—2021年全球活动火山统计信息对比表Fig.2 Comparison table of global active volcano statistics from 2010 to 2021

2 2021年全球活动火山预警等级

火山预警等级是衡量火山活动危险程度的标志，美国地质调查局（USGS）火山灾害项目（VHP）将火山预警等级划分为正常（I级）、通报（II级）、监视（III级）和警告（IV级）共四个级别，它们各自所代表的危险程度依次上升。预警I级（绿色）的火山通常绝大多数时间都处在背景活动状态，当开始出现扰动或动荡状态时，即表示火山开始有活动迹象，或是从高一级别预警回到减弱或停止喷发的状态。预警Ⅱ级（黄色）意味着火山的动荡活动开始增强和加剧，或是从更高强度的活动状态减弱至低级别状态。相对于预警I级的火山，预警Ⅱ级的火山灰柱或喷气柱更高，并开始出现低震级地震和小规模爆炸，有时也会出现热异常，但多数无岩浆溢出。当火山处于预警Ⅱ级或以上时，政府部门通常会将火山口周围数公里的地区设为危险区域，禁止民众或游客接近火山口。预警Ⅲ级（橙色）的火山意味着动荡剧烈加速并表现出喷发的可能性，或者喷发已经进行但造成的灾害有限。预警Ⅳ级（红色）的火山通常意味着灾害性的喷发即将发生、正在进行或极有可能发生。在此状态下，火山周围的民众一般会被当局组织避难[8-10]。

通常，火山活动越强烈，所引发的火山灾害也越严重。火山预警级别随火山活动的强弱而变化，有些可能会在数月内出现连续变化，例如印度尼西亚登歌火山，在2021年的1—3月间无活动记录，4—5月上升为Ⅱ级，之后的6—7月又变为无活动记录，后又于8—9月升为Ⅱ级。但对于活动持续时间长的多数火山，其预警级别在数月内基本处于同一水平，如印度尼西亚默拉皮火山、日本始良火山等在全年每周的报告中几乎都保持在Ⅲ级。

2021年全球共有103座（比2020年增加14座）正在活动的火山，其中警戒级别Ⅰ级的火山有21座，占比20.4%（比2020年减少17座）；警戒级别Ⅱ级的火山有29座（比2020年减少1座），占比28.2%；警戒级别Ⅲ级的火山有42座（比2020年增加28座），占比40.8%；警戒级别Ⅳ级的火山11座（比2020年增加4座），占比10.7%。“一带一路”沿线上共有24座火山出现活动。由统计数据可以看出，2021年的低预警等级（Ⅰ、Ⅱ）火山数量和占比百分率较2020年有所降低，高预警等级（Ⅲ、Ⅳ）则有所上升，但总体上仍以Ⅰ、Ⅱ级预警等级占主导，表明2021年全球火山喷发活动仍以中低水平为主。2021年度出现Ⅳ级预警且喷发时间较长的火山有西班牙拉帕尔马火山、印度尼西亚塞梅鲁火山、刚果（金）尼拉贡戈火山等。2021年预警Ⅳ级火山共计11座，详见表1。

表1 预警Ⅳ级火山

3 2021年全球典型火山活动灾害情况

2021年火山灾害情况较2020年严重，主要的致灾因素为熔岩流、火山灰、火山碎屑流、火山泥石流、刺激性有毒有害的火山气体、火山地震等，火山喷发造成了人员伤亡、财产损失等一定程度的社会影响[11-12]。

2021年5月22日刚果（金）尼拉贡戈火山东侧出现裂隙，沿着裂隙喷出大量熔岩流。熔岩流切断了戈马市部分地区的供水和供电；火山地震造成一些建筑物倒塌受损；戈马市两座机场临时关闭；政府下令疏散了高风险地区（约10个区）的至少40万居民。此次火山喷发造成32人死亡，其中12人在穿越熔岩流时死于熔岩灼烧和火山有毒气体窒息，其余大部分人在逃离时死于事故，摧毁了3629所房屋、12所学校和3处卫生基础设施，造成2.5万人流离失所。

2021年9月19日西班牙拉帕尔马火山发生猛烈的爆炸式喷发，喷出的熔岩流持续向西海岸推进，岛上机场受火山灰影响，一度无法正常运营而关闭，此次喷发造成1人死亡，累计7000多人撤离，2185座建筑物被毁，11.82km2的土地被熔岩流掩埋，造成超过9亿欧元的经济损失。

2021年12月4日印度尼西亚爪哇岛塞梅鲁火山发生强烈爆炸式喷发，火山喷发伴随着雷雨天气，雨水裹挟着火山碎屑流和火山灰形成厚厚的火山泥流覆盖了多个村镇，造成部分地区断电。据印度尼西亚国家灾害管理局（BNPB）报道，火山喷发造成48人死亡，另有17人失踪，26人受重伤，11658人在52个疏散中心避难。

除火山喷发本身造成的直接影响外，天气等其他原因，也能引发火山次生灾害。2021年4月印度尼西亚勒沃托洛山火山喷发产生的火山灰由于连日暴雨形成火山泥石流灾害，此次次生灾害造成西努沙登加拉省和东努沙登加拉省至少86人死亡、71人失踪，14座村庄被彻底隔绝，交通中断。日本福德冈火山于2021年8月底喷发，产生了大量的浮石，10月被海水冲刷至日本冲绳县海岸，累计损坏数百艘船只，渔船无法出海，港口堵塞，渔场中养殖的水产品误吞浮石死亡，对渔业、旅游业造成损失，但无人员伤亡报道。

4 2021年全球火山活动对全球气候的影响

火山喷发不仅造成火山附近居民的生命财产的损失，而且还影响航空业和气候。大型火山爆发导致火山气溶胶进入平流层，通过吸收和散射太阳辐射能量引起全球气温下降。一次大型火山爆发事件可能导致地球表面平均温度在1～3年内下降0.5℃左右[13]。1950年后的5次大型火山爆发事件包括1963年印度尼西亚阿贡火山、1974年印度尼西亚默拉皮火山、1980年美国圣海伦斯火山、1991年菲律宾皮纳图博火山和2011年厄立特里亚纳贝洛火山爆发事件，都导致了全球气温降低。李心月等[14]的最新研究结果表明，这5次火山爆发事件引起了全球地表平均温度在火山爆发后1～2年内的温度大幅下降（即存在滞后效应），火山爆发导致的全球降温幅度约为0.04～0.08℃/年，远高于全球长期变暖的速度（约为0.07℃/每10年）。非大型火山爆发事件产生的对气候影响作用则相对较小，滞后效应的时间尺度也相对较短。火山喷发和地热活动释放的温室气体主要是二氧化碳和甲烷等气体。Carol Stewart等[15]根据GVP报告内容的研究表明，自2001年以来，全球火山一共发生了124次VEI≥3的喷发活动，但并未使全球气候受到强烈影响。对流层的平均厚度在低纬度为17～18 km，中纬度10～12 km，高纬度8～9 km。我们选取10 km作为在低-中纬度可以越过对流层到达平流层的最低高度，若火山灰柱高度大于10 km，则火山灰柱中所含的硫化物会进入平流层，从而对全球气候产生影响。

在2021年全球103座有活动记录的火山中，有60座存在火山灰排放情况，18座存在SO2排放情况，3座有CO2排放情况，温室效应影响极弱，远小于碳中和的作用能力。全年活动火山中，喷发柱高度超过10 km的火山共有12座（表2），比2020年增加7座，从表中可看出，这12座火山喷发产生的能影响全球气候的火山气体排放时间短，火山气体硫化物的含量不足以引起全球气候异常。如厄瓜多尔桑盖火山在3月10—11日喷发期间排放3.1万吨SO2气体；圣文森特苏弗里耶尔火山在4月10—18日喷发期间SO2的排放量为2492吨；卫星数据显示汤加王国哈派群岛火山12月20—21日喷出9000吨SO2，这三者的排放量均远未达到影响全球气候环境的程度。另外，通过对多年资料的统计：2010—2020年间活动火山数量的年均值为89.5座/年，2021年全球活动火山总数为103座，稍高于最近十年的平均值，但本年度全球未出现火山爆发指数VEI≥3的火山喷发事件，较强烈火山喷发的持续时间都较为短暂，喷发总量不大，更多的是对当地造成局部有限的影响（例如含硫气体导致局部区域酸雨等），不会对全球气候造成显著或重大影响。

表2 2021年火山灰柱达到海拔10 km以上的火山

综合以上情况，2021年全球火山活动仅可能会对火山附近局部区域的天气及大气环境产生暂时性的或比较有限的影响，与其它非火山的影响因素相比，本年度全球火山活动不足以对全球范围的大气环境与气候产生影响。

5 结论

通过以上对2021年全球火山活动的总结与对比，有如下几点认识：2021年全球火山活动主要分布在在环太平洋火山带上，印度尼西亚的活动火山分布最为密集；2021年全球火山活动强度仍以中低水平为主，但较于2020年有所增强，其年总数、周平均记录数也均高于过往十年；2021年全球火山活动共造成167人死亡，大量经济财产损失；2021年全球火山活动不足以对全球范围的大气环境与气候产生影响。

注：本文数据主要来自史密森全球火山活动项目GVP（Smithsonian Institution Global Volcanism Program）以及其他相关火山监测机构的监测信息与地震网站监测开源数据。