文章图片
今年1月南太平洋岛国汤加的洪阿哈阿帕伊岛海底火山的剧烈喷发 ， 引起了公众的关注 ， “火山喷发带来无夏之年”“全球气温下降”等各种说法也扩散开来 。
那么 ， 这次汤加火山喷发到底会给全球气候带来什么影响？南半球的火山喷发对北半球的气候影响大吗？近日 ， 中国科学院大气物理研究所周天军研究团队 ， 从类比历史上大型火山喷发的角度 ， 对上述问题进行估算并给出了定量预测 ， 相关研究成果发表在《大气科学进展》杂志上 。 这里我们约请研究者满文敏、左萌、周天军来介绍一下相关的科学问题 。
1月15日 ， 日本气象卫星“海马8号”拍摄的汤加海底火山卫星图像
火山喷发为什么会影响气候
火山喷发会将大量的火山灰、二氧化硫和硫化氢这些气体输送到大气中 ， 但是火山喷发影响气候并不是通过火山灰 ， 因为火山灰是比较大的颗粒 ， 这些矿物颗粒物质会在火山喷发点周围逐渐沉降 。 真正影响气候的是含硫气体 ， 火山喷发会将含硫气体喷入平流层 ， 这些酸性气体被氧化成硫酸盐气溶胶 ， 随大气环流在全球范围进行扩散 ， 基本上几个月之内就会在全球范围内扩散均匀 。 在平流层生命周期可达数年 ， 通过阻挡太阳辐射 ， 产生一个“阳伞效应” ， 帮助地球将更多的阳光反射出去 ， 使地表冷却 。
需要注意的是 ， 这个因果关系若成立 ， 还必须考虑一个重要因素——“量级” 。 火山喷发能否影响气候和进入平流层的硫酸盐量有关 。 自1950年以来有3次大规模低纬度火山喷发 ， 1963年阿贡火山喷发约800万吨二氧化硫进入平流层 ， 1982年埃尔奇琼火山喷发约700万吨二氧化硫进入平流层 ， 而1991年皮纳图博火山喷发 ， 约2000万吨二氧化硫进入平流层 ， 这三次火山喷发均造成了之后1-2年的全球气候异常 。
除了带来全球温度降低 ， 火山喷发还能够给全球很多地区带来显著的降雨变化 。 在历史上 ， 多次高强度大范围干旱事件均与火山喷发存在联系 。 火山喷发后 ， 由于地表温度降低 ， 造成水汽减少 ， 因此从全球平均来看 ， 降雨是减少的 。 研究表明 ， 包括亚澳季风区、美洲季风区和非洲季风区在内的全球季风区 ， 在火山喷发后的1-2年之内 ， 都会产生不同程度的降水减少 ， 中国东部、北部以及印度北部的干旱事件增多 。
目前评估火山喷发强度一般用火山喷发指数（VEI）来衡量 ， 共分0-8级 ， 数值越大 ， 火山喷发越强 。
1991年6月 ， 菲律宾皮纳图博火山喷发时向空中排放的火山物质多达5立方千米 ， 对地球气候产生重大影响 ， 使当年全球平均气温下降约0.5℃
全球降温程度与火山喷发强度成正比
强火山喷发会对地球气候、生态系统和生物多样性构成威胁 。 地球历史上发生过多次生物大灭绝 ， 比如2亿年前的三叠纪-侏罗纪之交大灭绝、6500万年前的恐龙灭绝等 ， 火山喷发可能是导致生物大灭绝的一个重要因素 。 大规模的火山喷发可能引起大环境气候变化 ， 或者释放出有毒物质污染了水源 ， 导致大量生物灭绝 。
距今约7.5万年前印度尼西亚苏门答腊岛的托巴湖发生超级火山喷发 ， 强度为VEI指数的8级 ， 释放的能量达到1200亿吨的烈性炸药量 。 超强火山喷发对气候造成了严重影响 ， 使得大量动植物死亡 ， 世界人口大为减少 ， 人类演化几乎到了灭绝的边缘 。
值得指出的是 ， 火山虽然给全球气候和生态系统带来危害 ， 但是长期来看 ， 它作为自然界的组成部分 ， 没有好坏之分 。 地球现在的样子就是地质活动的结果 ， 没有地质活动 ， 就没有高山、大海 ， 没有丰富多彩的地形地貌 。
火山喷发后的全球降温程度和火山喷发强度成正比 。 1815年发生在印度尼西亚的坦博拉火山喷发 ， 是过去千年最大的火山活动之一 ， VEI等级达到了7级 。 这次火山喷发造成了约71000人死亡 ， 其中11000-12000人的死亡是直接因为火山喷发造成的 ， 其余人则是死于火山造成的饥荒和疾病 。
这次火山的影响遍及全球 ， 火山喷发后的次年即1816年非常冷 ， 欧洲、北美历史上称这一年为无夏之年或者饥荒之年 。 当年6 月 ， 纽约地区依然有降雪；7月和8月 ， 在宾夕法尼亚州西北地区湖里和河里依然有冰块；8月20日和21日 ， 南至弗吉尼亚州依然有霜冻的报道 。 欧洲的低温、暴雨也让农作物大面积减产 。 同年我国史书上记录中国出现了嘉庆饥荒 ， 南方多地出现异常雨雪天气 ， 如农历七月 ， 安徽、江西出现飞雪 ， 台湾新竹冰坚寸余；农历八月 ， 云南天气忽然寒冷如冬 。
推荐阅读
- 能忍耐火山口450℃高温的“无眼虾”，为何惧怕人类50℃的火锅？
- 地下暗藏两个巨型结构，恐与生物大灭绝有关？科学家感到不安
- 人类现在科技如此发达，是否地球史上一切灾难都无法将人类灭绝？
- 四川盆地到底是怎么形成的？是火山喷发，还是陨石撞击？
- 全国人大代表王亚平：太空履职 播种航天梦想
- 极端微生物、基因组学和外星生物的介绍
- 2022年真的会是无夏之年吗？为什么？
- 2022年中方计划曝光！美方NASA：中方在对美方霸权发起挑战
- 数据结构俗话说一：数据结构的定义(上)