湯加火山爆發(fā)后：進入平流層的二氧化硫量對全球氣候無明顯影響

2022年開年，位于南太平洋島國湯加的洪阿哈阿帕伊島海底火山劇烈噴發(fā)，成為21世紀目前為止規(guī)模最大的火山噴發(fā)。大量二氧化硫(SO2)、硫化氫隨著火山噴發(fā)進入大氣，有網(wǎng)友擔憂，這次噴發(fā)是否會像1815年坦博拉火山引起“無夏之年”？

就此次火山爆發(fā)可能帶來的氣候影響，澎湃新聞記者采訪了研究方向為全球氣候變化與低碳經(jīng)濟、浙江大學環(huán)境與資源學院副教授高超超。她表示，“基于目前觀測到的湯加火山本月噴發(fā)進入平流層的SO2氣體量(約為40萬噸)，不會對全球氣候產(chǎn)生明顯的影響?！睋?jù)海外研究，截至1月17日，湯加火山噴發(fā)產(chǎn)生約40萬噸二氧化硫進入平流層。

高超超主要研究氣溶膠的全球和區(qū)域氣候效應、能源使用和城市化過程的低碳路徑、平流層氣候工程機理與影響。她在J。 Geophys。 Res。等國際學術(shù)期刊發(fā)表SCI論文近20篇，其中一篇被自然雜志評為科研亮點(Research Highlight in Nature， 2006)；另一篇被美國地球物理學會選為科研亮點(Research Spotlight in AGU， ， 2014)。

高超超認為，湯加火山對未來潛在的氣候影響首先取決于是否有后續(xù)噴發(fā)，其次是硫酸鹽氣溶膠的傳播范圍，以及它產(chǎn)生的輻射強迫與當前氣候系統(tǒng)的其他過程(如厄爾尼諾-南方濤動)的潛在互動。

據(jù)聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)，輻射強迫是對某個因子改變地球–大氣系統(tǒng)射入和逸出能量平衡影響程度的一種度量，它同時是一種指數(shù)，反映了該因子在潛在氣候變化機制中的重要性。正強迫使地球表面變暖，負強迫則使其降冷。

編譯前圖片來自USGS

當?shù)貢r間1月14日和15日，位于湯加的海底火山噴發(fā)。1月17日，這座火山再次被監(jiān)測到大噴發(fā)，連續(xù)多日的噴發(fā)甚至引發(fā)了數(shù)千公里以外的海嘯。湯加政府18日首次發(fā)布災情通報，稱海底火山噴發(fā)引發(fā)高達15米的海嘯，對該國造成“前所未有的災難”。

“火山活動是構(gòu)造地球氣候系統(tǒng)的重要自然因素之一，在不同時期對區(qū)域或全球氣候產(chǎn)生過不同程度的影響。”高超超向澎湃新聞記者介紹，“火山噴發(fā)的氣候效應主要取決于噴發(fā)過程中進入平流層的SO2和H2S氣體量，這些氣體會形成氣溶膠，通過反射太陽輻射，導致地表降溫。噴發(fā)季節(jié)和地理位置會對通過反射的太陽輻射，再加上氣候系統(tǒng)的相關(guān)動力和反饋過程，影響火山噴發(fā)的氣候效應?！?/p>

針對火山噴發(fā)的衡量標準，高超超提到三個標準：火山灰塵幕指數(shù)(DVI)、火山爆發(fā)指數(shù)(VEI)、大氣光學厚度(AOD)序列。她曾在一篇論文中寫道：“Lamb最早利用歷史記錄、輻射觀測、溫度和噴發(fā)體積等資料建立了火山灰塵幕指數(shù)(DVI)。Newhall等和Self等依據(jù)火山噴發(fā)的強度、擴散程度和破壞性等11個特征參數(shù)建立了火山爆發(fā)指數(shù)(VEI)。Sato等分別利用1850-1882年，1882-1979年，1979-1990年期間的火山灰塵幕體積、光學特性及衛(wèi)星觀測等不同代用資料重建了過去150年火山活動的大氣光學厚度(AOD)序列?！?/p>

同時，論文中也指出由于DVI和Sato序列采用了不同代用資料，缺乏時間序列上的一致性。而VEI主要表征火山爆發(fā)強度等地質(zhì)特征，與氣候效應(如噴發(fā)物中的硫含量等)的直接關(guān)聯(lián)性較低。

“VEI是目前大家新聞中看到比較多被使用的，一般VEI4級或以上的會引起氣候觀測和研究上的關(guān)注。”高超超解釋道，“湯加火山2022年1月份的噴發(fā)級別大概在VEI5中下?！?/p>

湯加火山作為一座海底火山，與地面火山的爆發(fā)和影響會有什么不同呢？

高超超表示，海底火山通常會引發(fā)海嘯，所以對周邊海域或島嶼(如存在)產(chǎn)生瞬時影響，而地面火山，特別是山地火山，相對比較容易把火山灰和SO2等氣體噴入較高海拔的大氣層中。同樣體量和物質(zhì)組成下，后者的氣候效應可能會顯著一些。

高超超介紹，目前世界上活火山區(qū)域主要分布在三個帶上。

其一，環(huán)太平洋火山帶，有活火山300余座，占全球活火山數(shù)的60%以上。其中，南美、中美洲西岸及西印度群島約有10座；阿拉斯加及阿留申一帶有39座，太平洋西部及西南部島約有200座。

其二，地中海一印度尼西亞火山帶，共有活火山70余座。其中，地中海沿線有13座，印度尼西亞有60余座。

其三，洋脊火山帶，主要分布于大西洋、太平洋及印度洋的洋脊部位。其中，大西洋有22座，冰島及揚馬延島上有22座。

對此，澎湃新聞記者注意到，歷史上有幾次著名的火山爆發(fā)對全球氣候造成了明顯乃至持續(xù)的影響。例如，《生活科學》(Live Science)、《澳大利亞地理》等著名科學雜志都曾梳理過人類歷史上較為嚴重的火山爆發(fā)。

其中，1815年印尼坦博拉(Tambora)火山爆發(fā)是500年來最猛烈的一次，火山爆發(fā)指數(shù)(VEI)達到人類歷史上罕見的7級。由于二氧化硫的大量排放，全球經(jīng)歷了持續(xù)嚴重的氣溫下降，導致全球作物歉收，斑疹傷寒在歐洲蔓延。1816年，因此被人們稱為歷史上的“無夏之年”。

史上公元前1610年，位于愛琴海群島的錫拉(Thera)火山爆發(fā)，VEI為7級。地質(zhì)學家認為，愛琴海群島的錫拉火山在幾分之一秒內(nèi)爆發(fā)，其能量相當于數(shù)百顆原子彈。雖然沒有關(guān)于這次噴發(fā)的書面記錄，但地質(zhì)學家認為這可能是有史以來最強烈的一次火山噴發(fā)，并有理由推測，火山向大氣中排放的大量二氧化硫改變了氣候，引發(fā)了海嘯和氣溫下降。

然而，歷史上一些VEI達6級左右的火山爆發(fā)對全球氣候的影響也不容小覷。

公元450年，伊洛潘戈湖(Ilopango)火山第一次爆發(fā)，VEI在6級以上。這次火山噴發(fā)造成10萬人死亡，40多萬人流離失所。它被認為是公元535年到公元536年間全球氣溫變冷的原因，并導致從羅馬到中國的農(nóng)作物歉收。

1600年，埃納普蒂納(Huaynaputina)火山爆發(fā)，是南美有記載以來的最大一次火山噴發(fā)，VEI6級。爆發(fā)后產(chǎn)生的火山灰掩埋了山體以西超過50平方公里的區(qū)域，直到今天仍被覆蓋著。1600年該火山爆發(fā)后的夏季是500年來最冷的。

1783年，位于冰島的拉基(Laki)火山爆發(fā)，噴發(fā)持續(xù)了約8個月，釋放出約14.7立方千米的熔巖，VEI6級。有毒氣體不僅毒害了莊稼，還毒死了冰島上60%的放牧牲畜?；鹕结尫诺亩趸?qū)е滤嵊旰腿驓鉁叵陆?，造成饑荒，導致一萬多冰島人死亡，約占當時冰島人口的四分之一。

1991年，位于菲律賓的皮納圖博(Pinatubo)火山爆發(fā)，是20世紀第二大火山爆發(fā)，VEI6級。該火山向平流層噴射了近2000萬噸二氧化硫，導致全球氣溫驟降。

（文章來源：澎湃新聞）

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