洪阿湯加-洪阿哈阿帕伊海底火山（Hunga Tonga-Hunga Ha’apai）位於南太平洋島國湯加（Tonga），於 2022 年 1月爆發時，在空中噴出高達 58 公里的火山羽流，是人類有記錄以來最高的火山羽流，巨響遠至一萬公里外的阿拉斯加也聞其聲。這場致命災難令民眾霎眼間失去親人和一切，預計經濟損失高達9,000 萬美元，相當於湯加國內生產總值約18.5% 。
無奈的是，火山噴發很難預測。全球有超過1,000座潛在的活火山，監測工作既困難又昂貴，如科學家沒有配備地震儀的監測站輔助，只能透過觀察火山地形和氣體排放的異常變化，來預測火山何時噴發。
監測海底火山至關重要
「你會發現，環觀世界各地的火山，大多數都沒有被監測。」香港中文大學（中大）地球系統科學課程助理教授陳衍佐教授說。「這些火山沒有設置監測站，我們根本無法知道那裡的情況。」
陳教授續說︰「地球上約70%的火山活動在海底發生，其中99.9%因位置太遠，成本太高而沒有被監測或研究，有被監測或研究過的，屈指可數。」
陳教授的家鄉在馬來西亞，毗鄰火山眾多的印尼和菲律賓。他坦言，這些地區的火山監測工作不完善。「在大多數發展中國家，大部分火山是沒有被監測，只會在遊客喜歡參觀的火山，設置幾個地震儀。」
如火山監測工作做得完善，結局可能不一樣。以1991年菲律賓皮納圖博火山噴發為例，它是二十世紀以來第二大火山噴發，但當地政府在噴發前10星期已收到警號，因此成功疏散80,000名受影響的居民。
開展數據收集之旅
「我們想看看，能否捕捉到火山噴發前一年內的變化，和火山噴發時的情況，這樣我們便能獲得更完整數據來進行預測。」陳教授說。
為此，陳教授的團隊聯同來自美國的三所大學合作，在 2022 年前往美國西岸附近的海底火山「軸海山」設置 15 部海底地震儀。選擇此地，皆因它以地震活躍聞名，相比其他海底火山，亦較容易接近。軸海山曾在2015 年和 2011 年噴發，陳教授預計，它會在未來幾年再次噴發。「自2015年起，軸海山的地面隨著下方岩漿堆積而不斷膨脹，一旦膨脹到達某個水平，就有可能爆發。」
不過，於軸海山設置海底監測儀，對所有參與人員來說是一場驚險之旅，皆因他們需要在波濤洶湧的大海進行為期兩天半的巡航才能到達軸海山。「我帶了三個學生去，之前問過他們會否暈船浪，都說沒有。結果巡航半天後，他們已開始頭暈不適。」
此巡航前，團隊早於2015年已在俄勒岡州以西 500 公里處的軸海山設置了一批地震儀。陳教授說︰「軸海山靠近美國海岸，那裡鋪設了光纖電纜，將海底地震儀與岸上的數據收集系統連接起來。」因此，團隊無須親身前往，便能透過光纖網絡穩定地接收地震儀的數據。可惜的是，這批地震儀設於火山頂部，地震台網只覆蓋了部分位置，因此不能監測火山所有位置，例如岩漿庫底下的情況。
為擴大監測範圍，在今次巡航中，團隊便在光纖網絡覆蓋範圍以外，設置多15部地震儀。不過，這批地震儀需要團隊親身前往軸海山才能收集數據，所以今年9月，他們會重返軸海山收回這批地震儀和數據，同時在其他區域新設置15 個地震儀。
「海底不時會發生輕微地震或其他地震活動，這些資訊有助我們更好地追踪火山的岩漿活動，並了解各種物質如何推動火山的爆發。」他說︰「將於今年9月新設置的地震儀，會有助我們更深入了解淺層火山岩漿庫下10、15、20 甚或 30 公里位置的情況。」
陳教授在美國拉法葉學院讀本科時，已被火山這門學問吸引。他說︰「東南亞有很多火山，所以我希望研究對社會有所貢獻的課題，善用自身專業知識，提出解決方法。」為實踐夢想，陳教授在 2019 年完成哥倫比亞大學地球物理學博士學位，後於史丹福大學擔任博士後研究員，2020年加入中大繼續研究火山之路。
陳教授為「裘槎麥德華前瞻科研大獎2022」得主，其軸海山研究獲裘槎基金會資助開展。如日後獲得更多資助，他希望在更多海底火山，例如東南亞附近的火山地震帶，設置海底地震儀。
