30年一遇大爆發!湯加火山恐將攪動全球氣候?

2022年01月17日10:00

  當地時間1月15日下午,位於南太平洋的島國湯加王國境內一座海底火山(Hunga Tonga-Hunga Ha‘apai)發生猛烈噴發,火山噴發的同時伴有7.6級劇烈地震和海嘯。

  在日本氣象衛星“向日葵8號”拍攝的雲圖上,這次噴發過程清晰可見,極富視覺衝擊力。

  火山噴發不僅產生了巨大的蘑菇雲和巨量火山灰,還肉眼可見地激發了劇烈的大氣重力波,導致全球海平面氣壓值都隨之一顫。

  遠在美國科羅拉多州的氣象站監測到本次火山噴髮帶來的氣壓變化,達到了1百帕(0.1%大氣壓)

  火山噴發的強度有一系列評級標準,最常用的是火山爆發指數(VEI),由美國科學家於1982年提出。這個指數按照噴發物的流量來判斷,分為0到8級,對應噴出物流量從0.00001立方千米到1000立方千米。每增加一級,噴出物流量增加為十倍。或者分為幾種經驗等級,從最緩和到最猛烈依次為夏威夷式、斯通波利式、伏爾坎寧式、培雷式、普林尼式和超普林尼式。

  本次湯加火山爆發等級為普林尼式,估測VEI強度為5~6級,屬於本世紀以來最強,略低於1991年菲律賓皮納圖博火山噴發(6級),強於2010年冰島火山噴發(4級)和2011年智利普耶韋火山噴發(5級)。

  劇烈的火山噴發對全球氣候的影響是非常大的。通常情況下,火山噴發產生的火山灰都還是在對流層內,產生的巨大塵埃雲經過大氣環流的稀釋、沉降,幾個月之後就可以基本消除。但是,對於非常強的火山噴發,其產生的火山灰可以衝入平流層;而噴發時產生的SO₂進入平流層後,會與水蒸氣反應,產生大量硫酸鹽氣溶膠。兩者共同作用下,將對進入大氣的太陽光產生削弱作用,更多太陽輻射被反射到太空,導致全球海平面氣溫下降。

  這裏引入一個概念“輻射強迫”(radiative forcing),有時候也稱“氣候強迫”(climate forcing)它表示地球氣候系統接收和發射熱輻射的情況,正的輻射強迫表示地球吸收熱輻射變多或釋放熱輻射變少,地球氣溫會上升;負的輻射強迫則恰好相反。火山灰通常會產生負的輻射強迫,導致地球反射太陽光增多,氣溫下降。

  歷史上著名的1815年坦博拉火山爆發和1991年皮納圖博火山爆發都導致了次年全球氣溫出現下降。而在人類出現之前,地球上還出現過很多次更具毀滅性的火山噴發,巨量火山灰鋪滿了天空,擋住了太陽,全球進入冰川紀元,大量物種慘遭滅絕,整個降溫過程在幾十年甚至區區幾年的時間里就完成了。

  所幸,本次火山噴發的強度比這些都要弱,它所帶來的氣候影響可能只是暫時的。而且,本次火山噴發位於南半球,對北半球的直接氣候影響是比較弱的。

  儘管如此,由於湯加火山所處位置正好是在厄爾尼諾的重點監測區域,這裏產生的劇烈大氣波動會否引起更為極端的厄爾尼諾或者拉尼娜事件,仍然值得我們持續關注。

  另外,南半球的阿根廷、巴西等國都是重要的糧食產地,在新冠、蝗災導致全球糧荒的大背景下,本次火山噴發很可能對本就形勢嚴峻的全球糧食供應雪上加霜。

  當前我們仍然處在全球變暖的大環境之下,這次火山噴發如果導致全球氣溫下降,是否可以有助於緩解全球變暖,甚至扭轉全球變暖的趨勢?

  歷史已經告訴我們答案。1991年皮納圖博火山爆發之後,一些科學家一度認為全球變暖的趨勢遭到遏製,或者認為人類活動帶來的氣候變化完全無法比擬大自然自身的力量。然而,後來三十年的氣候觀測表明,儘管強大的火山噴發一度使得全球氣溫出現暫時下降,其影響仍然難以扭轉全球變暖和海平面上升的趨勢。相關的研究印證,地球氣候系統對火山噴發這樣極短時間內產生的劇烈變化有強大的反饋調節機制(climate feedback)。雖然火山灰遮擋了陽光,但同時也產生了大量凝結核,導致雲量增加,溫室效應增強,地表釋放到太空的熱量因此變少了,這樣全球氣溫在短暫下降之後又很快逐漸恢復。

  如圖所示,全球氣溫在皮納圖博火山爆發後一度下降(陰影區),但並沒有改變長期的變暖趨勢

  人類文明仍然需要自己想辦法解決迫在眉睫的氣候問題,而不是依靠所謂“上天救贖”“大自然的自我調整”。換一個角度考慮,如果類似本次火山噴發的事件層出不窮,真的扭轉了全球變暖,我們恐怕更容易進入冰河世紀,而不是讓氣候“恰到好處”。

  本次火山噴發對全球氣候的具體影響,亟待未來全球氣候學家的仔細研究。當前,希望南太平洋島國民眾能挺過這次火山噴髮帶來的海嘯災難!

  參考文獻

  1。日本氣象廳衛星雲圖

  2。聯合颱風警報中心實時地震警報

  3。維基百科

  4。相關新聞圖片,原始圖源為推特網友

  5。科羅拉多州立大學氣壓觀測數據

  6.NASA GISS 數據產品

  7。“皮納圖博火山”Mount Pinatubo相關研究文獻

  

  來源:石頭科普工作室

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