화산 폭발 지수

1. 개요

화산 폭발 지수(VEI)는 화산 분출의 규모를 나타내는 지표로, 0에서 8까지의 숫자로 표현되며 숫자가 클수록 강력한 폭발을 의미한다. 분출량, 분출 높이, 지속 시간, 분화 유형 등을 종합적으로 고려하여 결정되며, VEI-2부터는 대수 단위로 계산된다. VEI는 화산재 등 분출물의 종류와는 관계없이 결정되지만, 분출에 필요한 에너지와 조용히 흐르는 마그마의 양은 고려하지 않는다. VEI 8은 가장 강력한 폭발로, 지난 1억 3200만 년 동안 약 40건이 있었으며, 가장 최근의 VEI 8 분화는 타우포 호의 오루아누이 분화이다.

2. 정의

화산 폭발 지수(VEI)는 화산 분출의 폭발성을 나타내는 지표이다. 0에서 8까지의 정수로 표현되며, 숫자가 클수록 더 강력한 폭발을 의미한다. VEI는 분출물의 양, 분출 기둥의 높이, 분화 지속 시간, 분화 유형 등을 종합적으로 고려하여 결정된다.

VEI 2부터는 로그 척도가 적용되어, 지수가 1 증가할 때마다 폭발력은 10배 증가한다. 단, VEI 1과 2 사이에는 100배의 차이가 있다.

VEI를 결정할 때는 분출물의 종류(화산재, 화산탄, 이그님브라이트 등)는 고려되지 않는다. 즉, 같은 양의 분출물이라도 그 분출에 필요한 에너지는 다를 수 있으므로, VEI가 분화 에너지의 크기를 직접적으로 의미하는 것은 아니다. 또한, 조용히 흐르는 마그마의 양은 아무리 많아도 고려되지 않는다.

3. 분류

화산 폭발 지수(VEI)는 0에서 8까지로 구분되며, 숫자가 클수록 더 강력한 폭발을 의미한다. VEI는 분출물의 양, 분출 높이, 지속 시간 등을 기준으로 결정된다. VEI 2부터는 로그 척도를 따르므로, 지수가 1 증가할 때마다 폭발력은 10배씩 증가한다.

지난 1억 3천 2백만년 동안 VEI 8 화산 폭발은 40번 정도 발견되었으며, 그 중 30번은 3천 6백만년 안에 일어났다. VEI 7 화산은 지난 1만년 동안 10번 폭발하였다.

4. 역사상 주요 화산 폭발

VEI 4 이상의 화산 폭발은 인류 역사와 지구 환경에 큰 영향을 미쳤다.

오르도비스기부터 홍적세에 걸쳐 VEI 8 이상의 화산 폭발이 47회 발생했으며, 그 중 42회는 3600만 년 이상 전의 분화이다. 가장 최근에 일어난 VEI 8의 분화는 2만 6500년 전 뉴질랜드의 타우포 호 부근에서 일어난 Oruanui eruption^영어이다.

VEI 7 이상의 분화는 매우 드물지만, 발생하면 엄청난 피해를 야기한다. 예를 들어 1815년 탐보라 산의 분화는 역사상 가장 큰 규모의 화산 폭발 중 하나로 기록되며, 전 세계적인 기온 하강을 초래하여 '여름 없는 해'를 야기했다. 백두산의 946년 분화는 '밀레니엄 분화'라고도 불리며, 한반도 역사상 가장 큰 규모의 화산 폭발로 기록되어 있다.

VEI 6 규모의 분화는 100년에 수 회, VEI 5 규모는 50년에 한 번 이상 발생한다. 이러한 분화는 국지적 피해뿐만 아니라, 화산재와 가스 방출로 인해 전 지구적 기후 변화를 유발할 수 있다.

4.1. VEI 8

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VEI 8은 화산 폭발 지수에서 가장 높은 등급으로, 분출물의 양이 1,000km³ 이상인 '매우 거대한(mega-colossal)' 규모의 분화를 의미한다. 분화 유형은 울트라 플리니식(대분화)이며, 분연 기둥의 높이는 1,000km 이상이다. 발생 빈도는 10,000년 이상이다.

오르도비스기부터 홍적세에 걸쳐 VEI 8 이상의 화산 폭발은 47회 발생했으며, 그 중 42회는 3600만 년 이상 전에 발생했다. 가장 최근에 일어난 VEI 8 분화는 2만 6500년 전 뉴질랜드의 타우포 호 부근에서 일어난 Oruanui eruption^영어이다.

다음은 VEI 8에 해당하는 화산 폭발의 예시이다.

4.2. VEI 7

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VEI 7은 화산 폭발 지수에서 두 번째로 높은 등급으로, 분출물의 양이 100km³ 이상인 '초거대한(super-colossal)' 규모의 분화를 의미한다. 이러한 분화는 1,000년에 한 번 이상 발생할 정도로 매우 드물게 발생한다.

다음은 VEI 7에 해당하는 대표적인 화산 폭발 사례이다.

이 중 백두산의 946년 분화는 '밀레니엄 분화'라고도 불리며, 한반도 역사상 가장 큰 규모의 화산 폭발로 기록되어 있다. 이 분화로 인해 발해가 멸망했다는 주장도 제기되었으나, 확실한 근거는 부족하다. 탐보라 산의 1815년 분화는 역사상 가장 큰 규모의 화산 폭발 중 하나로, 전 세계적인 기온 하강을 초래하여 '여름 없는 해'를 야기했다.

4.3. VEI 6

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화산 폭발 지수(VEI) 6은 '거대한' 규모의 분화로, 10km³ 이상의 분출물을 방출한다. 분화 유형은 플리니식 분화 또는 울트라 플리니식 분화이며, 분연 기둥의 높이는 25km 이상, 분화운의 반경은 200-500km에 달한다. 이러한 규모의 분화는 100년에 수 회 정도 발생한다. 지난 1만 년 동안 39회의 VEI 6 분화가 기록되었다.

다음은 VEI 6에 해당하는 대표적인 화산 분화 사례이다.

* [[베냐미노프 산]] (미국 알래스카, 기원전 1750년경)
* [[와이나푸티나]] (페루, 1600년): 남아메리카 역사상 가장 큰 규모의 화산 폭발이었다.
* [[크라카토아]] (인도네시아, 1883년): 폭발음이 지구 반대편까지 들렸다고 기록된 대규모 분화였다.
* [[산타 마리아 산]] (과테말라, 1902년)
* [[노바룹타 산|노바룹타]] (미국 알래스카, 1912년): 20세기 최대 규모의 화산 폭발이었다.
* [[피나투보 산]] (필리핀, 1991년): 20세기 가장 강력한 화산 폭발 중 하나로, 전 지구적 기온 하강을 초래했다.

4.4. VEI 5

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화산 폭발 지수(VEI) 5는 '매우 대규모'로 분류되며, 플리니식 분화가 발생한다. 분출물의 양은 1km³ 이상이며, 분연 기둥의 높이는 25km를 초과한다. 분화 빈도는 50년 이상이다.

다음은 VEI 5에 해당하는 대표적인 화산 분화 사례이다.

* 베수비오 산 (이탈리아, 79년): 폼페이와 헤르쿨라네움을 파괴한 분화.
* 후지 산 (일본, 1707년): 호에이 대분화.
* 타라웨라 산 (뉴질랜드, 1886년)
* 세인트헬렌스 산 (미국, 1980년): 현대 화산학 연구에 큰 영향을 미친 분화.
* 엘 치촌 산 (멕시코, 1982년)
* 푸예우에 산 (칠레, 2011년)
* 훙가 통가 (통가, 2022년)

4.5. VEI 4

VEI^영어-4는 cataclysmic(대규모) 규모의 화산 폭발로, 화산쇄설물의 양은 0.1km³ 이상이다. 분화 유형은 준 플리니식 분화/플리니식 분화이며, 분연 고도는 10 - 25km, 분화운의 반경은 10 - 100km에 달한다. 10년 주기로 발생한다. 지난 1만 년간 발생 수는 278건이었다.

다음은 VEI 4에 해당하는 화산 폭발의 예시이다.

이 중 1902년 펠레 산 분화는 마르티니크의 생피에르 시를 완전히 파괴하고 3만 명 이상의 사망자를 냈다. 1914년 사쿠라지마 산의 다이쇼 대분화와 2010년 에이야퍄들라예쿠틀의 분화는 항공 대란을 초래하기도 했다.

5. 한계

화산 폭발 지수(VEI)는 화산재, 용암 등 모든 분출물을 동등하게 취급하며, 분출물의 밀도나 기포성(가스 기포)은 고려하지 않는다. 또한, 분출의 에너지 출력(위력)을 고려하지 않아, 선사 시대 또는 관측되지 않은 분출의 경우 VEI를 결정하기 어렵다.

VEI는 분출의 폭발 규모는 잘 나타내지만, 이산화황 배출이 대기와 기후에 미치는 영향은 제대로 정량화하지 못한다. 예를 들어 2004년 조지아나 밀스, 로이 고든 가드너와 엘리너 헤이우드 등은 이산화 황의 양과 더불어 기후 변화를 측정하지 못한다는 논문을 발표했다.

VEI는 분출물의 양으로 결정되며, 0에서 8까지로 구분된다. VEI 값이 1 증가할 때마다 분출물의 양은 10배가 된다. 다만, VEI=0은 VEI=1 미만의 모든 것을 포함하며, VEI=1과 VEI=2 사이에는 100배의 차이가 있다.