大约3600年前，爱琴海南部一座半淹没式火山的爆发摧毁了圣托里尼岛，将火山灰、岩石和气体注入大气，并在海底的阶地上沉积了数公里的沉积物。根据不列颠哥伦比亚大学的新研究，青铜时代的水下火山喷发在海底留下的材料正在帮助研究人员更好地理解其母体喷发的规模、危害和气候影响。
这场灾难性的喷发，以及其他类似的喷发，传统上都与气候的突然转变有关。但是最近的水下火山爆发，如2022年的Hunga Tonga-Hunga Ha”apai火山爆发，对气候的影响不大，使这一理论受到怀疑。
现在，一项对圣托里尼古火山沉积物的多年研究正在解开这些形成大规模火山口的喷发的本质，并为未来的喷发如何影响地球的气候提供新的线索。
半淹没式火山喷发留下的梯田沉积物是一种指纹，概述了喷发期间发生的事情，沉积波的大小，以及波与水和海底的互动。
在大规模喷发期间，火山喷发柱作为火山灰、岩石和气体的喷射物穿过浅海，上升到几十公里的大气中。但是，这些材料究竟是如何以及有多少被送到海面或地面的，仍然不清楚。
不列颠哥伦比亚大学（UBC）研究员Johan Gilchrist博士说：”我们已经证明了空中和水下环境中的火山沉积物的结构可以用来定量地约束那里发生的喷发的动态，包括喷口来源和环境条件，”该研究发表在《自然-地球科学》上，他是主要作者之一。
“该研究还提供了关於喷发强度、喷射高度以及与阶梯状沉积物相关的沉积波的频率和大小的关键下限。这将帮助我们预测这些形成火山口的喷发过程中的危害演变，并理解类似事件对气候的影响小得令人惊讶”。
与UBC地球和行星科学家Mark Jellinek博士一起，Gilchrist博士分析了留在圣托里尼火山口周围的同心梯田–历史上被称为米诺斯火山爆发。他们发现，梯田的宽度随着与喷口距离的增加而减少，并向破火山口壁倾斜，这与其他梯田的破火山口沉积物一致。靠近破火山口壁的梯田也比那些在纯粹的海底或空中喷发的破火山口中发现的梯田宽得多。在浅水海底喷发期间，沉积波在火山喷流周围周期性地塌陷，在那里影响到水面。
为了验证这一假设，研究人员将颗粒注入浅水层，以模仿海底米诺斯火山喷发的情况。实验证明，由浅水喷发引起的下降的沉积波可以在海面上冲击和扩散，形成海啸，也可以冲刷海底，这取决於喷发强度和水深。阶梯状的沉积物留下了一个指纹，概述了喷发期间发生的事情，沉积波的大小，以及它们如何与水和海底互动。
Jellinek博士说：”这项研究发现的局限性将指导下一代水火山气候模型，旨在了解像Hunga Tonga-Hunga Ha”apaii–以及地质记录中最大和最令人印象深刻的火山现象的质量分割特性如何将其对气候变化的影响降至最低。”
没有参与这项研究的梅西大学的火山学家Gert Lube博士补充说：”就三个海底破火山口形成的喷发而言，这项研究首次提供了矿床结构和母体喷发条件之间的直接关系。这项研究的结果是耐人寻味的，可能会扩展到非海洋的、形成火山口的和较小的喷发事件。”
