本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定代表《大眾科學》的觀點
這裡有一個你不太常用於森林的詞:侵蝕。我們不期望活樹被侵蝕。它們所站立的山坡,當然:那可能會被侵蝕。也許河流下游柔軟的沖積土在洪水中被侵蝕,使樹根暴露在外,樹木更容易在風中倒塌。但你會說風、水或坡體破壞正在“侵蝕木材”嗎?可能不會。
但事實證明,定向火山爆發的力量非常擅長侵蝕木材。真的沒有其他好的方法來描述一股熱的、速度極快、威力巨大的氣體和碎屑流對森林的作用。這不僅僅是擊倒樹木:它將樹木碎片化並拖拽,將它們融入自身,對它們做著水對泥土和石頭所做的事情,並留下可以被地質學家解讀的模式,以確定定向爆炸的作用。
試想一下,不得不理解這一切
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看起來像是一片混亂。與這場災難相比,人類是如此渺小,但科學家們有工具來弄清楚它。火山爆發後,一旦(相對)安全可以回到那裡,他們就開始傾聽樹木的聲音,樹木有很多話要說。
樹木講述的更明顯的 tales 之一是關於水流方向的。
當 geologists 繪製出倒下的樹木所指方向時,揭示了兩個基本區域:一個被摧毀的區域和一個吹倒的區域。兩個區域的樹木命運截然不同,但有一點是相同的:你不會想成為其中任何一個區域的樹木。
在更靠近火山的內部區域,側向爆炸的力量幾乎令人難以理解。它掃過並衝下山脊。在北部 10 公里(6.2 英里)範圍內,無論樹木是在近側還是遠側都無關緊要;爆炸雲“沿著地形,侵蝕木材,因為它減速進入每個山谷並向上越過每個連續的山脊”。它經過的地方,樹木 simply gone,只留下破碎的樹樁。
這些碎片曾經是一棵茂盛的樹木,在冷水嶺上伸向太陽。它生長了幾代;它在幾秒鐘內被摧毀。當來自聖海倫斯山的側向爆炸襲擊它時,流動的力量將它擊倒並撕裂出來,在撕裂它的同時將其撕碎。爆炸方向清楚地由其樹樁的躺臥方向標明。成千上萬的碎片樹樁,都在講述著它們的故事。樹木的殘骸,以及灌木和矮樹叢,最終成為流動本身的一部分,加入了幼年安山岩和火山的舊碎片。
暫停片刻。想想需要多大的力量才能對一片健康的太平洋西北森林做到這一點。思考一下,為了對山脊遠側的樹木做同樣的事情,爆炸必須有多麼強大。儘量不要推測被困在那股水流中的林地生物的命運。
接下來會更狂野。
當水流到達 8 公里(5 英里)時,其驚人的能量已經消耗了足夠多,地形開始發揮作用。對於迎向推進爆炸雲的陡峭北坡的山脊和山丘,設法幾乎庇護了它們遠側的一些樹木。它們中的一些並沒有被減少到碎片 nub,而只是被攔腰截斷。當它們的樹梢倒下時,在樹木背對爆炸的一側留下了一道剝落的疤痕。那麼,在靠近地面的地方,水流的力量就沒那麼糟糕了。這對於更遠的地方被困在爆炸中的人們來說將證明很重要:如果他們受到其全部力量的衝擊,他們將無法倖存。
在 10 到 12 公里(6.2-7.5 英里)的標記處,爆炸行為開始變得非常奇怪。現在樹木開始僅僅是被擊倒,而不是被粉碎和沖走。在面向聖海倫斯山的山脊上,爆炸仍然將近坡上的樹木直接剪斷。但是,當水流下降到特別陡峭的遠坡時,它以傾斜的角度擊倒了樹木。有時,樹木甚至朝向噴發口方向倒下,似乎是迎著爆炸而去的。水流不再緊貼地面:它從懸崖上躍起,並獲得了一些空中時間,然後其中的碎片“作為直徑 100 米的渦流”下降。當主流繼續向前衝時,那些渦流逆轉方向,盤旋並向下流入冰斗和山谷牆壁的源頭,向後吹向山脈,並將這些方向的樹木放倒。那些是非常強大的渦流。
在靠近火山的地方,非運輸樹木的根球通常面向水流來臨的方向。但有時,它會抓住根球,並將樹木旋轉 180°。老樹被像撿拾棒一樣對待。
在 12 公里(7.5 英里)以外,側向爆炸開始失去一些動量。樹木以更混亂的模式倒下,當部分水流分離時呈扇形散開,當那些分散的水流重新匯合時縱橫交錯。
然後,倒下的木材區 simply ends。許多較小、柔軟的樹木仍然站立著,樹枝和樹皮被剝落,但仍然直立。最柔軟的樹枝仍然留在樹上,彎曲方向背離爆炸。隨之而來的是一個燒焦但完好無損的樹木區域,根據地形,該區域可能寬達 4 公里(2.5 英里),也可能窄至一棵樹的長度。然後,突然之間,健康的樹木。
側向爆炸開始四分鐘後,它達到了極限。它沒有足夠的能量或密度來繼續前進。溫暖而有浮力,它的憤怒耗盡,它爬升到上方,高於正在發展的垂直噴發柱吸向火山的較冷、較低的空氣。
這就是樹木倒伏方向講述的故事。樹木還講述了關於爆炸雲的其他故事:它的熱量和磨蝕性。樹木告訴我們爆炸雲的不同方面到達的順序。死樹確實會講述故事,只要它們有話要說,我們將繼續傾聽。
參考文獻:
Lipman, Peter W., and Mullineaux, Donal R., 編輯 (1981): 1980 年華盛頓州聖海倫斯山爆發。美國地質調查局專業論文 1250。