⽕⼭喷发对⼤⽓影响真的很⼤吗?

作者: 杨柳

来源: ⽯头科普⼯作室

发布日期: 2023-05-28 12:10:43

本文探讨了⽕⼭喷发对⼤⽓的影响,特别是其如何通过释放⽕⼭灰和含硫⽓体影响全球⽓候,导致温度和降⽔量的变化。文章还提到了历史上著名的⽕⼭喷发事件及其对全球⽓候的深远影响,以及⽕⼭活动在地球形成和⽣态系统中的重要性。

⽕⼭喷发对⼤⽓影响真的很⼤吗?说起⽕⼭,⼤家⾸先会想到什么?是岩浆肆虐灼烧⼤地,空中弥漫的⽕⼭灰,还是由此引发的海啸、地震、逃⽣的⽣灵?实际上,除了对⼤⽣态环境造成破坏,⽕⼭喷发还能影响⽓候变化,例如导致夏季⽓温偏低、降⽔量异常等种种现象。那么,为什么炽热的岩浆却会导致⽓温的降低?快让我们来⼀探究竟吧!

⽕⼭喷发时,不仅有⼤量岩浆喷涌⽽出,还会释放出⼤量的⽕⼭灰,⽕⼭灰是由岩⽯、矿物、⽕⼭玻璃碎⽚组成的碎屑物,他们的体积和重量较⼤,不均匀分布在⼤⽓中,很⼤程度上阻挡了太阳辐射。1980年美国圣海伦斯⽕⼭喷发时,研究者通过地⾯⽓象资料发现,由于⽕⼭灰的影响,喷发当⽇⽩天的⽓温下降了有8℃。

⽕⼭灰体积较⼤,它们⼤多停留在对流层内,这些颗粒会随着降⽔逐渐沉降,不会对⽓候产⽣较⻓时间的影响,真正对⽓候造成较⼤影响的是含硫⽓体。⽕⼭喷发时,⼤量含硫⽓体喷⼊平流层,并氧化⽣成硫酸盐⽓溶胶,随着⼤⽓环流在全球范围进⾏扩散。⽓溶胶粒⼦在平稳的平流层内⻓期⽣存,像⼀把⼤伞,将太阳辐射散射和反射出去,造成近地⾯及对流层温度降低。

另⼀⽅⾯,这些⽓溶胶⼜会吸收地表及低层⼤⽓发射的⻓波辐射,使得平流层内温度升⾼。那么,地球上⼤⼤⼩⼩的⽕⼭喷发,都会对全球⽓候造成重⼤影响吗?答案显然是否定的。⽬前,⽕⼭喷发强度⼀般⽤⽕⼭喷发指数(VEI)来表示,分为0-8级。VEI数值越⼤,⽕⼭喷发强度越⼤。

1815年印度尼⻄亚坦博拉⽕⼭喷发,VEI等级达到了7级,喷出150-170⽴⽅千⽶⽕⼭灰,相当于6万颗在⼴岛原⼦弹“⼩男孩”喷发的能量,并造成了约71000⼈死亡。这次⽕⼭喷发影响遍及全球,欧洲和北美地区在⽕⼭喷发后的次年6、7、8⽉,出现了罕⻅的低温和暴⻛雪。

根据纽约郊区当地⼈的记录,1816年5⽉,⼭上还和冬天⼀样光秃秃的,每天温度还会降到冰点以下;6⽉9⽇,地⾯还是冰冻状态;7⽉7⽇依然很冷,所有作物都停⽌⽣⻓……历史上也称这⼀年为“⽆夏之年”。同年,我国的史书记载显示,中国南⽅多地也出现了异常⾬雪天⽓,如农历七⽉,安徽和江⻄下起暴雪,云南地区寒冷如冬,农作物⼏乎都被冻死,是造成嘉庆⼤饥荒的主要原因。

⽆夏之年在⼈类艺术领域中也有迹可循,19世纪很多油画都出现了⽕⼭云弥漫天空的场景。此外,⽕⼭喷发产⽣的⼤量尘埃和⽕⼭灰⽓溶胶更有利于散射现象的发⽣,于是就形成了更加绚丽的⽇出、⽇落与晚霞。虽然⼤型⽕⼭喷发会导致夏季⽓温降低,但在冬季北美洲和欧亚⼤陆地区,⽓温的降低或升⾼取决于⽕⼭喷发点的位置。

近⼏⼗年喷发于热带地区的两次⽕⼭事件,1991年⽪纳图博⽕⼭(菲律宾吕宋⻄部)和1982年厄奇冲⽕⼭(墨⻄哥南部)喷发引起了北美和欧洲部分地区冬季⽓温升⾼。这是由于在⽕⼭⽓溶胶的“阳伞效应”下,⼤⻄洋海温降低,亚速尔⾼压⽓压升⾼,冰岛低压降低,导致北⼤⻄洋涛动增强。

在这种情况下,两个活动中⼼⽓压差增⼤,低压系统和冷空⽓⻓时间滞留于⾼纬度地区,北⼤⻄洋中纬度更强的⻄⻛环流携带更多的海洋暖湿空⽓进⼊陆地,从⽽导致部分地区冬季⽓温升⾼。⽕⼭喷发不仅会对⽓温造成影响,还会引起降⽔量的改变。⽕⼭喷发后,近地表温度降低,蒸发作⽤减弱,⼤⽓中所含⽔汽减少,这导致全球范围的平均降⽔量也显著下降。研究表明,在⽕⼭喷发后的1-2年,我国东部、北部以及印度北部的⼲旱事件均增多。

虽然⽕⼭喷发会造成全球平均降⽔减少,但由于降⽔的另⼀控制因素——环流的变化在各区域特征不同,导致降⽔变化也具有不同的区域特征。研究⼈员发现,南、北半球⽕⼭喷发会导致位于同⼀半球的季⻛区降⽔减少,⽽另⼀半季⻛区降⽔增加。同⼀半球的季⻛区降⽔减少,主要是由于⽕⼭喷发后近地表温度降低,海陆热⼒对⽐减弱,导致季⻛环流减弱、⽔汽减少。

另⼀⽅⾯,⽕⼭喷发后南北半球温度差增⼤,导致低层⻛发⽣改变,从⽕⼭喷发所在半球吹向另⼀半球的⻛增强,它们将热带地区暖湿空⽓携带⾄另⼀半球季⻛区,导致另⼀半球的降⽔量增加。虽然⽕⼭喷发会给全球⽓候和⽣态系统带来危害,但是⻓期来看,⽕⼭作为⾃然界的组成部分,我们不能简单⽤好或坏来定义它。在地球形成的最初阶段,就是由于⽕⼭活动所喷发的⽓体紧贴地表,才形成了最原始的地球⼤⽓圈。

若没有⽕⼭喷发带来的地质活动,也不会形成⼭川、⼤海,更没有⾃然界丰富多彩的地形地貌。

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