電子報
還記得今年初東加王國發生的火山爆發嗎? 其宛如原子彈爆炸的蕈狀雲影像 (NOAA) 想必大家都記憶猶新，不少位於太平洋沿岸的國家因此發布了海嘯警報，甚至在太平洋對岸的美國加州也記錄到1.3公尺高的巨浪。且由前後期的Landsat 8衛星影像 (SWCB RTDT) 可看出，該島經爆發後整座島都幾乎沒入水中。此外，Aubry et al. (2021) 藉由模擬各種規模的爆發後對平流層的影響，結果顯示由火山爆發所排出的氣溶膠 (Aerosol) 將短暫影響平流層至少持續3年，亦即火山爆發除可能改變地球的地形地貌，並與人們的生活都息息相關。
那麼，人類史上最大規模的火山爆發後，曾對世界產生什麼樣的衝擊呢？科學家們的研究成果，竟與影響滿清由盛轉衰的重大天災連結了起來！此外，火山爆發究竟能否事前預測，本期電子報也將介紹相關的研究進展。
西元1815年4月5日到12日間，位在印尼松巴哇島上的坦博拉火山(Tambora) (圖一) 發生了火山爆發指數 (Volcanic Explosivity Index, VEI) 為7的爆發 (圖二)，為人類有紀錄以來遇到的最大規模火山爆發。此次爆發釋放超過1,000億立方公尺的岩石、灰燼和碎片至空氣中，據調查及文獻記載，爆炸聲響讓遠在2,000公里外的蘇門答臘都聽得見這次爆發。
大量的火山灰落在了婆羅洲、蘇拉威西島、爪哇島和摩鹿加群島的區域 (圖三)，且約有11,000-12,000人直接死於火山爆發。Stothers (1984) 推測本次爆發所排出的氣體及懸浮微粒，劇烈的改變了地球大氣的組成，進而造成當時及後續10年的氣候異常。
歐洲，極端天氣
隔年西元1816年被稱為「無夏之年」，被推測是受到坦博拉火山爆發所致。火山灰造成的巨大雲層蔓延全球，讓全年的氣溫下降。美國東北部與加拿大6月仍然持續下雪，賓州到7月仍可見河水結冰；歐洲地區也因夏季氣溫異常而出現暴雨水災，造成農作物嚴重短缺 (圖四及圖五)。且歐洲1815年才結束拿破崙戰爭，社會機能尚未恢復，又遇到天氣的劇變導致各地陸續出現糧食不足和餓荒，進而發生搶奪糧食的情況，民生問題雪上加霜。
中國，由盛轉衰
中國於1816年時正值嘉慶21年，北半球平均溫度突如其來的下降，在之後的十年裡持續下降超過2度，導致農作物產量驟降，經濟陷入停頓。同時，農作物的歉收所引發的饑荒與農民起義造成一系列連鎖效應，並進入長達半個世紀的蕭條。以至於當時清朝康雍乾所經營的百年盛世，開始走上由盛轉衰的不歸路。
事實上，大部分的火山爆發不像地震一樣完全無法掌握及預測，不少學者應用InSAR技術量測火山噴發前的地表變形量，已獲得不錯成果。如NASA利用了Lundgren et al. (2004) 以ERS-1和ERS-2衛星觀測埃特納火山 (Etna) 資料所製作之200多張干涉圖 (圖六)，建構了其1992年至2001年間地面變形的時間序列動畫。可以很清楚的看到火山隨著岩漿在岩漿庫中累積而漸漸膨脹，而岩漿噴發後則可清楚的看到其收縮情形。
此外，科學家們也透過地表變形的觀測，推測地表下的變化。根據COMET (University of Bristol) 使用Sentinel-1對於阿貢火山 (Agung) 之觀測數據顯示，在2017年11月27日阿貢火山噴發之前，阿貢火山和鄰近的巴杜爾火山 (Batur) 兩者同時於8月至11月間開始隆起。此研究證明了這兩座火山下可能有一個連接的管道系統，讓岩漿能在火山下方相互移動，也為地球物理相關研究提供了新證據 (圖七及圖八)。
Genzano et al. (2020) 利用GEE平台上的多光譜衛星資料，以熱對於不同光譜的吸收及反射率，建構正規化熱點指數 (Normalized Hotspot Indices, NHI) 工具。此分析工具能識別全球的火山並繪製該火山之熱異常情形，分析其具有危害的風險熱點，進而提供相關的研究或預警。
而該建構之GEE APP無需身份驗證，可直接於線上使用 (圖九)，歡迎有興趣的朋友可以試試喔。
1. Aubry, T. J., Staunton-Sykes, J., Marshall, L. R., Haywood, J., Abraham, N. L., and Schmidt, A. (2021). Climate change modulates the stratospheric volcanic sulfate aerosol lifecycle and radiative forcing from tropical eruptions. Nature Communications, 12(1), 1-16.
2. Biggs, J., Dogru, F., Dagliyar, A., Albino, F., Yip, S., Brown, S., and Atıcı, G. (2021). Baseline monitoring of volcanic regions with little recent activity: application of Sentinel-1 InSAR to Turkish volcanoes. Journal of Applied Volcanology, 10(1), 1-14.
3. Genzano, N., Pergola, N., and Marchese, F. (2020). A Google Earth Engine tool to investigate, map and monitor volcanic thermal anomalies at global scale by means of mid-high spatial resolution satellite data. Remote Sensing, 12(19), 3232.
4. Harington, C. R. (1992). Year without a summer. World climate in 1816.
5. Lundgren, P., Casu, F., Manzo, M., Pepe, A., Berardino, P., Sansosti, E., and Lanari, R. (2004). Gravity and magma induced spreading of Mount Etna volcano revealed by satellite radar interferometry. Geophysical Research Letters, 31(4).
6. Luterbacher, J., D. Dietrich, E. Xoplaki, M. Grosjean, and H. Wanner. (2004). European seasonal and annual temperature variability, trends and extremes since 1500. Science, 303, 1499-1503.
7. Oppenheimer, C. (2003). Climatic, environmental and human consequences of the largest known historic eruption: Tambora volcano (Indonesia) 1815. Progress in physical geography, 27(2), 230-259.
8. Schurer, A. P., Hegerl, G. C., Luterbacher, J., Brönnimann, S., Cowan, T., Tett, S. F., and Timmreck, C. (2019). Disentangling the causes of the 1816 European year without a summer. Environmental Research Letters, 14(9), 094019.
9. Stothers, R. B. (1984). The great Tambora eruption in 1815 and its aftermath. Science, 224(4654), 1191-1198.
