研究人員發現氣候變化將改變火山噴發對全球的冷卻效果

來自劍橋大學和英國氣象局的研究人員表示,隨着氣候持續變暖,大級別火山爆發將產生更大的影響,同時小型和中型噴發的冷卻效果可能會縮減75%。由於這些較小的噴發要頻繁得多,需要進一步研究以確定凈效應是額外的變暖還是變冷。

火山爆發的地點和時間不是人類可以控制的,但是隨着大氣層因氣候變化而變暖,大型但不頻繁的火山爆發所排放的火山灰和氣體將越來越高。氣候變化還將加速火山物質的運輸,這些火山硫酸鹽氣溶膠以小而亮的水滴形式從熱帶地區向高緯度地區運輸。

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對於大型火山爆發,這些現象的綜合效應將導致火山氣溶膠產生的霧霾阻擋更多的陽光到達地球表面,最終放大了火山爆發造成的暫時性冷卻。當菲律賓的皮納圖博火山在1991年爆發時,全世界都感受到了它的影響。這次噴發產生的煙塵到達了30多公里的天空,形成了一層全球霧霾。1992年,這層霧霾導致全球氣溫下降了0.5攝氏度之多。相比之下,自1850年以來,人類活動使全球氣溫升高了1攝氏度以上。然而,火山氣溶膠的影響只持續了一兩年,而人為的溫室氣體將影響氣候幾個世紀。

現在研究人員想從相反的角度看這個問題,氣候變暖如何影響火山噴髮帶來的冷卻?火山煙羽像熱氣球一樣上升,它們不斷上升到它們自然浮力的高度。劍橋大學的研究探討了在不同的變暖情況下,這些羽流能在大氣層中上升到多高並被輸送到全球。研究人員使用全球氣候模型與火山煙羽模型相結合,模擬火山噴發所排放的氣溶膠可能受到氣候變化的影響。

他們發現,對於像皮納圖博火山這樣通常每世紀發生一次或兩次的大型噴發,氣候變化將導致煙羽上升得更高,氣溶膠更快地在全球擴散,導致冷卻效應被放大15%。海洋溫度的變化預計將進一步放大冷卻,冰原的融化預計也將增加冰島等地的火山爆發頻率和規模。

然而,對於通常每年都會發生的中等規模噴發,如2011年厄立特里亞的納布羅火山噴發,在全球變暖的情況下,其影響將減少約75%。這是因為對流層頂的高度預計會增加,使火山煙羽更難到達平流層。局限於對流層的火山煙羽產生的氣溶膠在幾周內就會被降水沖走,使其對氣候的影響相對較小,而且更加局部化。

這項研究可以為未來火山對氣候的影響演變提供新的啟示。與人類溫室氣體排放相比,火山對氣候的影響有限,但是它們也是整個系統一個重要部分。隨着人類繼續排放溫室氣體,火山排放物與大氣層相互作用的方式將繼續改變,為了充分了解氣候的變化,量化這些相互作用是很重要的。

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