中國(guó)科學(xué)家揭示湯加火山噴發(fā)對(duì)全球氣候影響

衛(wèi)星監(jiān)測(cè)顯示，湯加火山噴發(fā)將大量火山灰噴射到超過海平面以上30千米的高空，向大氣平流層注入了約40萬噸的二氧化硫。

那么，這場(chǎng)21世紀(jì)最大的火山噴發(fā)，會(huì)對(duì)全球氣候造成什么影響?

3月1日，《大氣科學(xué)進(jìn)展》在線發(fā)表了我國(guó)科學(xué)家關(guān)于湯加火山噴發(fā)的氣候影響的重要研究成果，來自中科院大氣物理研究所等單位的研究人員類比了歷史上大型火山噴發(fā)，估算得出湯加火山噴發(fā)后次年全球平均地表溫度僅下降0.004°C。其中，澳大利亞和南美洲部分地區(qū)降溫超過0.01°C，中國(guó)大部分地區(qū)的降溫在0.01°C以內(nèi)。

歷史上，曾有大規(guī)模火山噴發(fā)導(dǎo)致部分地區(qū)出現(xiàn)“無夏之年”的現(xiàn)象。1815年，印度尼西亞的坦博拉火山噴發(fā)。這場(chǎng)大噴發(fā)從當(dāng)年4月持續(xù)到7月，火山爆發(fā)強(qiáng)度指數(shù)(VEI)達(dá)到了7，為19世紀(jì)以來地球上最大規(guī)模的火山噴發(fā)。在其后的1816年，歐洲、北美等地出現(xiàn)了“無夏之年”，美國(guó)出現(xiàn)了6月、7月降霜、降雪的異常現(xiàn)象，歐洲的低溫、暴雨讓農(nóng)作物大面積減產(chǎn)，我國(guó)史書上也有氣候異常的記載。

這是由于大規(guī)模火山噴發(fā)帶來了“遮陽傘”效應(yīng)。強(qiáng)烈火山噴發(fā)把硫化物、氣溶膠等噴入萬米高空，這些物質(zhì)在長(zhǎng)達(dá)數(shù)月至數(shù)年的時(shí)間內(nèi)停留在大氣的平流層，遮擋太陽光，相當(dāng)于給地球撐起一柄“遮陽傘”，使得全球溫度降低。

“我們的估算結(jié)果表明，目前湯加火山的噴發(fā)不足以對(duì)全球氣候產(chǎn)生顯著影響，更不會(huì)影響全球變暖的趨勢(shì)。”論文通訊作者、中科院大氣物理所研究員周天軍說。

在理解過去的火山噴發(fā)對(duì)氣候影響的基礎(chǔ)之上，研究人員使用基于氣候系統(tǒng)模式的過去千年氣候模擬試驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，火山噴發(fā)后次年地表冷卻的幅度與火山的強(qiáng)度之間存在顯著的準(zhǔn)線性關(guān)系，且模式能夠較好地再現(xiàn)觀測(cè)中火山噴發(fā)后的降溫幅度和空間分布。

“我們進(jìn)一步將氣候模擬中歷史上大型南半球火山噴發(fā)對(duì)地表溫度的影響，通過比例因子推算到湯加火山噴到的強(qiáng)度，估算得出湯加火山爆發(fā)后次年全球平均地表溫度僅下降0.004°C，這一降溫幅度處于氣候系統(tǒng)內(nèi)部變率的范疇之內(nèi)。”周天軍說。

同時(shí)，研究指出，從近千年的歷史來看，單一火山噴發(fā)的氣候影響一般限于1-2年內(nèi)。但如果在一定的時(shí)期內(nèi)，火山噴發(fā)的頻率集中地升高或者降低，則足以造成這個(gè)時(shí)期的氣候異常。

比如，關(guān)于中世紀(jì)暖期(公元900年至1300 年)和小冰期(公元1550年至1850 年)的成因，一般認(rèn)為前者是由于火山噴發(fā)的頻率較低造成的，而后者則源于火山噴發(fā)的頻率較高，此外，太陽輻照度的變化也有影響。

“從歷史上看，火山噴發(fā)在時(shí)間上會(huì)有一定持續(xù)性，這次湯加火山的最終氣候影響有多大，我們還需要密切監(jiān)測(cè)其未來的活動(dòng)態(tài)勢(shì)。”論文第一作者、中科院大氣物理所左萌博士說。

“從統(tǒng)計(jì)的角度，火山噴發(fā)屬于一種小概率事件，但若火山爆發(fā)的強(qiáng)度達(dá)到一定水平，將會(huì)產(chǎn)生較大的氣候影響，對(duì)于這種‘小概率高影響’事件，從防災(zāi)減災(zāi)的應(yīng)急管理角度，國(guó)際上通常有預(yù)案準(zhǔn)備。”周天軍說，我國(guó)從事火山氣候影響的科研團(tuán)隊(duì)，若強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手構(gòu)建火山氣候影響應(yīng)急預(yù)測(cè)系統(tǒng)，從技術(shù)成熟度的角度看，目前已經(jīng)具備很高可行性。