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和向全球發(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(jié)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(yù)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(chǎn)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(dǎo)致地球表面在短時間內(nèi)冷卻。

這是因為二氧化硫轉(zhuǎn)化為硫酸鹽氣溶膠，在陽光到達(dá)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(chǎn)生的煙霧很少，但水蒸氣很多：1億-1.5億噸，或相當(dāng)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(zhuǎn)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(jìn)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(chǎn)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(chǎn)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(dāng)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(xué)專家從火山噴發(fā)的第一天起就開始研究衛(wèi)星觀測結(jié)果。一些研究側(cè)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和有些包括兩者.

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(dāng)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(shè)計的。

我們用相同的氣候模型進(jìn)行了兩次模擬。在其中一個中，我們假設(shè)沒有火山噴發(fā)，而在另一個中，我們手動將相當(dāng)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。

我們發(fā)現(xiàn)了什么？

這大臭氧空洞從 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(yù)測了臭氧空洞。

值得注意的是，這是我們預(yù)計火山噴發(fā)對臭氧空洞產(chǎn)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(dá)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(kuò)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(yù)期完全相反。同樣，我們的模型預(yù)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(biāo)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(yù)測到2029年左右的冬季將比往年更冷、更潮濕。對于北美，它預(yù)測冬天比往常溫暖，而對于斯堪的納維亞半島，它再次預(yù)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(fù)責(zé)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(diào)查洪加湯加火山噴發(fā)可能對我們的天氣和氣候產(chǎn)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(xué)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(jié)果。

馬丁·朱克，大氣動力學(xué)講師，悉尼新南威爾士大學(xué)

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