中國科學家揭示湯加火山噴發對全球氣候影響

衛星監測顯示，湯加火山噴發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21世紀最大的火山噴發，會對全球氣候造成什么影響?

3月1日，《大氣科學進展》在線發表了我國科學家關于湯加火山噴發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，估算得出湯加火山噴發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降溫超過0.01°C，中國大部分地區的降溫在0.01°C以內。

歷史上，曾有大規模火山噴發導致部分地區出現“無夏之年”的現象。1815年，印度尼西亞的坦博拉火山噴發。這場大噴發從當年4月持續到7月，火山爆發強度指數(VEI)達到了7，為19世紀以來地球上最大規模的火山噴發。在其后的1816年，歐洲、北美等地出現了“無夏之年”，美國出現了6月、7月降霜、降雪的異常現象，歐洲的低溫、暴雨讓農作物大面積減產，我國史書上也有氣候異常的記載。

這是由于大規模火山噴發帶來了“遮陽傘”效應。強烈火山噴發把硫化物、氣溶膠等噴入萬米高空，這些物質在長達數月至數年的時間內停留在大氣的平流層，遮擋太陽光，相當于給地球撐起一柄“遮陽傘”，使得全球溫度降低。

“我們的估算結果表明，目前湯加火山的噴發不足以對全球氣候產生顯著影響，更不會影響全球變暖的趨勢。”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對氣候影響的基礎之上，研究人員使用基于氣候系統模式的過去千年氣候模擬試驗數據發現，火山噴發后次年地表冷卻的幅度與火山的強度之間存在顯著的準線性關系，且模式能夠較好地再現觀測中火山噴發后的降溫幅度和空間分布。

“我們進一步將氣候模擬中歷史上大型南半球火山噴發對地表溫度的影響，通過比例因子推算到湯加火山噴到的強度，估算得出湯加火山爆發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內部變率的范疇之內。”周天軍說。

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

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

“從歷史上看，火山噴發在時間上會有一定持續性，這次湯加火山的最終氣候影響有多大，我們還需要密切監測其未來的活動態勢。”論文第一作者、中科院大氣物理所左萌博士說。

“從統計的角度，火山噴發屬于一種小概率事件，但若火山爆發的強度達到一定水平，將會產生較大的氣候影響，對于這種‘小概率高影響’事件，從防災減災的應急管理角度，國際上通常有預案準備。”周天軍說，我國從事火山氣候影響的科研團隊，若強強聯手構建火山氣候影響應急預測系統，從技術成熟度的角度看，目前已經具備很高可行性。