地球上几乎没有什么力量比一次大型火山爆发更强大了 。 威力最大时 ， 火山会将数百万吨阻挡阳光的粒子“注入”大气层 ， 使地球冷却近5年 ， 危及农作物 ， 导致“无夏年” 。 最近的一次是1991年菲律宾皮纳图博火山爆发 ， 导致全球气温暂时下降0.5摄氏度 。
然而 ， 越来越明显的是 ， 人类驱动的气候变化正在改变这些巨大的力量 。 现在 ， 一项新研究表明 ， 温室气体的增加将有助于大型火山喷发产生的羽流喷射得更高、传播得更快、反射更多阳光 ， 导致更加突然和极端的降温 。
在人类开始改变地球的进程之前 ， 火山是最大的气候因素之一 。 从长期看 ， 它们从地球内部释放出二氧化碳 ， 导致气候变暖 。 但在短期内 ， 它们的含硫气体经常与水发生反应 ， 形成一种被称为硫酸盐的高反射粒子 ， 从而引发全球降温 。
反过来 ， 气候对火山也有很大的影响 。 在这项新研究中 ， 英国剑桥大学地球物理学家Thomas Aubry和同事将理想化的火山喷发与全球气候模型相结合 ， 模拟了在历史条件下以及到2100年——地球预计会迅速变暖的情况下 ， 中型和大型火山喷发出的羽流的反应 。
研究人员发现了两个相互抵消的趋势 。 正常情况下 ， 每年只有一两次中等规模的火山喷发穿过对流层到达平流层 ， 当高反射粒子扩散到平流层时 ， 它们会导致全球降温 。 但当对流层变暖时 ， 它的高度就会膨胀 ， 最终使平流层远离火山喷发的范围 。
“这就好像世界各地的标准篮筐突然升高了几英寸 ， 让得分变得更加困难 。 ”未参与这项研究的美国罗格斯大学新布伦瑞克分校火山学家Benjamin Black说 。
然而 ， 随着皮纳图博这般规模的火山爆发 ， 情况发生了变化 。 到2100年 ， 地球温度将升高6摄氏度——这一增幅与政府间气候变化专门委员会（IPCC）最新报告中最坏预测相符 ， 对流层的高度将增加1.5公里 ， 但是超大规模的喷发仍能穿透平流层 。 研究人员近日在《自然—通讯》上报告称 ， 与目前的气候相比 ， 那时火山气体到达的地方更高 ， 传播速度更快 ， 降温效果放大了15% 。
由于温室气体在地球表面吸收热量 ， 平流层正在冷却 ， 尤其是其上层 。 这使得空气在这层大气中更容易上下混合 。 根据该团队的模型 ， 到2100年 ， 这种混合将有助于火山羽流比以前高出约1.5公里 。 此外 ， 气候变暖将加速平流层的主要风型 ， 导致高反射的火山颗粒在聚合成更大粒子前 ， 就在上层大气中更快地扩散到两极 。 而粒子越小 ， 反射的光就越多 。
未参与这项研究的美国国家大气研究中心大气化学家Michael Mills说 ， 中等规模的喷发可能不再到达平流层这一事实是“有趣和重要”的 。 新模型中发现的许多趋势——平流层变冷、对流层上升和环流加速 ， 已经在现实世界中出现 。 但Mill补充说 ， 新模型模拟的粒子增长是否反映了现实世界中的情况 ， 仍不确定 。
Aubry说 ， 事实上 ， 这项研究提出的问题比它回答的问题更多 。 首先 ， 它只研究了热带地区的火山喷发 ， 而不是那些更接近于平流层的两极地区的火山喷发 。 而且 ， 很难说是大型火山的降温作用增加还是小型火山的降温作用减弱 ， 最终会对气候产生更大的影响 。“我的直觉是 ， 大型火山喷发效应将占主导地位 。 ”他补充说 。 (文乐乐)
相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-021-24943-7
【地球|在变暖的世界里，大型火山让地球更冷】[责任编辑: 赵清建 ]
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