火山喷发对大气影响真的很大吗？

文章来源：石头科普工作室

作者：杨柳

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！

图1 火山喷发岩浆肆虐（左）、火山地震（右上）、火山海啸（右下）

#1

火山喷发是怎样影响大气的？

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℃。

图2 火山灰

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，不会对气候产生较长时间的影响，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长期生存，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长波辐射，使得平流层内温度升高。

图3 火山喷发对大气影响示意图，低层大气温度降低，中高层大气温度升高

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年印度尼西亚坦博拉火山喷发，VEI等级达到了7级，喷出150-170立方千米火山灰。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，出现了罕见的低温和暴风雪。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，所有作物都停止生长……历史上也称这一年为“无夏之年”。

图4 1815年坦博拉火山喷发（上）与估算的1816年夏季欧洲温度异常（下）

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，安徽和江西下起暴雪，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。

图5 云南《邓川县志》记载，嘉庆二十一年（1816年）“是岁大饥，路死枕籍”

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。

图6 油画作品中火山气溶胶影响下的天空

#2

火山喷发一定会导致气温降低吗？

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（菲律宾吕宋西部）和1982年厄奇冲火山（墨西哥南部）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，大西洋海温降低，亚速尔高压气压升高，冰岛低压降低，导致北大西洋涛动增强。在这种情况下，两个活动中心气压差增大，低压系统和冷空气长时间滞留于高纬度地区，北大西洋中纬度更强的西风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。

图7 太阳直接辐射（上）及气溶胶散射辐射（下）的时间序列，在1982及1991年，受火山喷发影响，太阳辐射减弱，气溶胶散射辐射增强

#3

火山喷发对降水的影响

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风区降水减少，而另一半季风区降水增加。同一半球的季风区降水减少，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，导致季风环流减弱、水汽减少。另一方面，火山喷发后南北半球温度差增大，导致低层风发生改变，从火山喷发所在半球吹向另一半球的风增强，它们将热带地区暖湿空气携带至另一半球季风区，导致另一半球的降水量增加。

#4

如果没有火山地球会怎么样？

虽然火山喷发会给全球气候和生态系统带来危害，但是长期来看，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。

图8 喷发后的火山

参考文献

1. 北京日报：南半球火山喷发对北半球气候影响大吗？(2022.4.6)

2．人民咨询：汤加大灾，想起嘉庆二十年那场大喷发！(2022.1.19)

3. 中国科普博览：汤加火山喷发，炽热岩浆的喷出却可能造成全球气温下降？（2022.1.17）

4． 李传金,任贾文,秦大河,效存德,侯书贵,丁明虎.火山活动的气候影响及其冰芯记录研究进展[J].冰川冻土,2012,34(04):863-876.

5． 曲维政,朱小洁,赵进平,杜凌,邓声贵,黄菲.火山活动对于北大西洋涛动的激发作用[J].海洋学报(中文版),2010,32(02):54-65.

6．Robock A. Volcanoes: Role in Climate[M]// Encyclopedia of Atmospheric Sciences. London: Academic Press, 2003:2494-2500.

7. Simkin T, and Siebert L. Volcanoes of the World (2nd Version) [M]. Tucson: Geoscience Press, 1994.

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撰稿：杨柳

美编：可然

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