湯加巨型火山噴發(fā)可能會擾亂未來幾年的天氣

Hunga Tonga-Hunga Ha'apai(簡稱Hunga Tonga)2022年1月15日爆發(fā)在太平洋湯加王國。它引發(fā)了海嘯,引發(fā)了警告橫跨整個太平洋盆地向全球發(fā)送聲波多次。

發(fā)表一項新研究在雜志上氣候探討了這次火山噴發(fā)對氣候的影響。

我們的研究結果表明,火山可以解釋去年異常大的原因臭氧洞,以及 2024 年比預期更潮濕的夏季。

火山噴發(fā)可能會對未來幾年的冬季天氣產生揮之不去的影響。

冷卻的煙云

通常,火山的煙霧,特別是煙云中所含的二氧化硫,最終會導致地球表面在短時間內冷卻。

這是因為二氧化硫轉化為硫酸鹽氣溶膠,在陽光到達地表之前將陽光送回太空。這種陰影效果意味著表面會冷卻一段時間,直到硫酸鹽落回表面或被雨水淋掉。

洪加湯加的情況并非如此。

因為它是一座水下火山,洪加湯加產生的煙霧很少,但水蒸氣很多:1億-1.5億噸,或相當于60,000個奧林匹克游泳池.火山噴發(fā)的巨大熱量將大量的海水轉化為蒸汽,然后隨著火山噴發(fā)的力量射入大氣層。

所有這些水最終都進入了平流層:在地表以上約15至40公里之間的一層大氣層,由于太干燥,既不產生云也不下雨。

平流層中的水蒸氣有兩個主要影響。第一,它有助于破壞臭氧層第二,它是一種非常有效的溫室氣體。

在我們對火山噴發(fā)的觀察中,沒有先例可以知道所有這些水會對我們的氣候產生什么影響,以及會持續(xù)多久。這是因為測量整個平流層水蒸氣的唯一方法是通過衛(wèi)星。這些火山自1979年以來才存在,當時沒有發(fā)生過類似于洪加湯加火山的噴發(fā)。

跟隨蒸汽

世界各地的平流層科學專家從火山噴發(fā)的第一天起就開始研究衛(wèi)星觀測結果。一些研究側重于火山噴發(fā)的更傳統(tǒng)的影響,例如硫酸鹽氣溶膠的數(shù)量和它們在火山噴發(fā)后的演變,有的專注于水蒸氣的可能影響有些包括兩者.

但沒有人真正知道平流層中的水蒸氣會如何表現(xiàn)。它會在平流層停留多久?它會去哪里?而且,最重要的是,當水蒸氣仍然存在時,這對氣候意味著什么?

這些正是我們著手回答的問題。

我們想了解未來,不幸的是,我們無法衡量這一點。這就是為什么我們求助于氣候模型,這些模型是專門為展望未來而設計的。

我們用相同的氣候模型進行了兩次模擬。在其中一個中,我們假設沒有火山噴發(fā),而在另一個中,我們手動將相當于60,000個奧林匹克游泳池的水蒸氣添加到平流層中。然后,我們比較了兩個模擬,知道任何差異都必須是由于添加的水蒸氣造成的。

2022 年 1 月 16 日,一名宇航員從國際空間站拍攝的圖像中,洪加湯加火山噴發(fā)產生的火山灰羽流。(美國宇航局)

我們發(fā)現(xiàn)了什么?

大臭氧空洞從 2023 年 8 月到 12 月,至少部分是由于 Hunga Tonga。我們的模擬幾乎提前兩年預測了臭氧空洞。

值得注意的是,這是我們預計火山噴發(fā)對臭氧空洞產生任何影響的唯一一年。到那時,水蒸氣剛好有足夠的時間到達南極洲上空的極地平流層,在以后的任何幾年中,都沒有足夠的水蒸氣來擴大臭氧空洞。

由于臭氧空洞一直持續(xù)到12月下旬,隨之而來的是臭氧空洞的積極階段。南方環(huán)形模式在 2024 年夏天。對于澳大利亞來說,這意味著夏季潮濕的可能性更高,這與大多數(shù)人對宣布的厄爾尼諾現(xiàn)象的預期完全相反。同樣,我們的模型預測了未來兩年的情況。

就全球平均溫度而言,這是衡量多少的指標氣候變化我們正在經(jīng)歷,洪加湯加的影響非常小,只有0.015攝氏度左右。(這已由另一項研究.)這意味著我們難以置信的高溫現(xiàn)在已經(jīng)測量了大約一年不能歸咎于洪加湯加火山噴發(fā)。

十年余下的顛覆

但是,在地球上的某些地區(qū),有一些令人驚訝的持久影響。

對于澳大利亞的北半部,我們的模型預測到2029年左右的冬季將比往年更冷、更潮濕。對于北美,它預測冬天比往常溫暖,而對于斯堪的納維亞半島,它再次預測冬天比往常更冷。

火山似乎改變了一些波浪在大氣中傳播的方式。和大氣波負責高點和低點,這直接影響我們的天氣。

這里需要澄清的是,這只是一項研究,也是調查洪加湯加火山噴發(fā)可能對我們的天氣和氣候產生什么影響的一種特殊方式。像任何其他氣候模型一樣,我們的氣候模型并不完美。

我們也沒有包括任何其他影響,例如厄爾尼諾-拉尼娜周期。但我們希望我們的研究能夠激起科學的興趣,試圖了解平流層中如此大量的水蒸氣對我們的氣候意味著什么。

無論是證實還是反駁我們的發(fā)現(xiàn),這還有待觀察——我們歡迎任何一種結果。

馬丁·朱克,大氣動力學講師,悉尼新南威爾士大學

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