Storyteller／P.C
提到火山噴發，許多人第一個聯想到的就是過去那些悲慘的人類歷史，例如在西元初被維蘇威火山(Mount Vesuvius)摧毀的龐貝古城，抑或是西元1815年印尼坦博拉火山(Tambora volcano in Indonesia)的噴發，引起了海嘯導致坦博拉鎮的毀滅，更進而造成全球氣候異常，使得西元1816年成為一個「無夏之年」(Year Without a Summer)。
在科學家不斷持續的研究中，火山與氣候變遷一直息息相關；而與此同時在火山噴發的當下，也對整個大氣造成了不小影響。在早期西元1980年代，當時位於美國華盛頓州的聖海倫火山(Mount St. Helens)爆發，是美國少數造成死亡人數最多，同時經濟損失也非常慘重的一次噴發歷史紀錄；也因為火山噴發的劇烈，使得科學家們紛紛投入不少研究。前中央研究院副院長劉兆漢，便曾分析西元1982年時聖海倫火山噴發對大氣造成的影響。例如在該次事件裡，發現不同觀測站皆有記錄到火山爆發造成的大氣擾動，並且以水平速度300公尺每秒遠離聖海倫火山，其研究結果刊載於由美國地球物理聯盟出版的地球物理研究期刊(Journal of Geophysical Research, JGR)。
關於火山噴發對高層大氣的影響，在聖海倫火山事件後，隨著儀器與分析方法的進步，開始受到更多科學家的關注與投入，包含後來菲律賓皮納圖博火山(Mt. Pinatubo)的噴發[Cheng and Huang,1992；Igarashi et al., 1994；Hao et al., 2006]，也讓更多科學家進一步確認，隨著大型火山的噴發，確實會造成高層大氣的擾動，就像池子中的漣漪一般。
有趣的是，既然火山噴發會造成高層大氣的擾動，那我們是不是可以做一些應用呢？隨著西元2004年位於日本Asama火山的噴發，讓日本教授Heki有了這樣的想法：「是否能藉由擾動，來反推火山噴發的能量呢？」於是開始著手研究。
首先，Heki教授藉由散佈在日本的GPS接收站資料，推算出火山噴發所造成高空電離層(ionosphere)電子密度擾動的速度。他的方法是利用多筆的觀測資料建立擬合曲線，於是就可以藉著擾動隨時間與火山距離的變化做線性迴歸來推算。接著，他想將Asama火山的噴發拿來和西元1998年由Calais等人研究美國礦爆對電離層影響的研究進行比較[Calais, 1998]。
在這個礦爆事件研究中，Heki教授瞭解了礦爆過程所使用的能量(1.5Kt的銨油炸藥)以及高層大氣所造成擾動的幅度大小；這意味著，他便能從中建立一些假設，而將Asama火山所造成的擾動幅度套進去，藉以反推火山噴發的能量有多大！
於是透過一系列的假設，並藉由能量與振幅平方的比例關係，Heki教授終於推論出火山的能量，大約是2×1014焦耳。
然而誠如我們所知，大自然是如此的複雜，就連Heki教授在研究裡也提到，這只是初步的分析，若要得到更完整的結果，我們必須反過來檢視事先所建立的一系列假設，每一步的改變都有可能造成結果的不同；而要如何更進一步檢視原本的假設，就必須有賴於儀器與分析方法的進步了。
台灣位處於環太平洋火山帶(Ring of Fire)，雖然目前並沒有立即的火山噴發危機，但綜觀四方，那些我們的鄰居，例如日本、菲律賓、印尼等，處處皆與諸多即將噴發的活火山為伍；而從前述可知，縱然火山噴發對於人類有著莫大的威脅，但只要我們懂得如何觀察自然，也可以有著意想不到的收穫，就讓我們繼續關心地球的每一個角落吧！
參考資料:
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Roberts, D. H., et al. (1982), A large amplitude traveling ionospheric disturbance produced by the May 18, 1980, explosion of Mount St. Helens, J. Geophys. Res., 87, 6291– 6301.
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Cheng, K., Huang, Y.H., 1992. Ionospheric disturbances observed during the period of Mount Pinatubo eruptions in June 1991. J.Geophys.Res.97,16995–17004.
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Igarashi, K., Kainuma, S.,Nishimuta, I., Okamoto, S., Kuroiwa, H., Tanaka, T., Ogawa, T., 1994. Ionospheric and atmospheric disturbances around Japan caused by the eruption of Mount Pinatubo on June 15,1991.J.Atmos.Terr. Phys.56,1227–1234.
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Hao, Y.Q., Xiao, Z., Zhang, D.H., 2006. Responses of the ionosphere to the Great Sumatra earthquake and volcanic eruption of Pinatubo. Chin. Phys. Lett. 23 (7), 1955.
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Heki, K., 2006. Explosion energy of the 2004 eruption of the Asama Volcano, central Japan, inferred from ionospheric disturbances. Geophys. Res. Lett. 33, L14303.
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Calais, E., J. B. Minster, M. A. Hofton, and H. Hedlin (1998), Ionospheric signature of surface mine blasts from Global Positioning System measurements, Geophys. J. Int., 132, 191– 202.