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科普丨為何湯加火山不會使全球降溫,但可能短期影響天氣
科學(xué)家已經(jīng)知道,湯加火山噴發(fā)不太可能會像以往的大型火山爆發(fā)那樣對全球氣候產(chǎn)生暫時的降溫效應(yīng)。

西蒙·卡恩(Simon Carn)在美國當(dāng)?shù)貢r間1月18日發(fā)布的推文
密歇根理工大學(xué)地質(zhì)與采礦工程科學(xué)教授、火山學(xué)家西蒙·卡恩(Simon Carn)在1月18日發(fā)布推文稱,“處于平流層的火山灰云繼續(xù)在澳大利亞上空向西漂移,并已到達(dá)東印度洋。隨著二氧化硫轉(zhuǎn)化為硫酸氣溶膠,二氧化硫量正在緩慢減少?!?/p>
據(jù)央廣網(wǎng),中國氣象局也發(fā)布了湯加火山最新監(jiān)測視頻,從最新的FY-4B火山灰云合成方案制作的云圖動畫上看,火山灰云中的大部分礦物顆粒物質(zhì)在火山爆發(fā)點(diǎn)周圍徘徊,并逐漸沉降,同時火山云團(tuán)中逐漸有淺綠色云團(tuán)在分離。經(jīng)分析,淺綠色云團(tuán)主要是由火山灰云中的酸性氣體(如二氧化硫)等組成,并逐漸向西擴(kuò)散。
而目前,二氧化硫量的逐漸減少,意味著湯加火山爆發(fā)對全球氣候的影響愈加式微。
外國科學(xué)家對此表示,盡管湯加火山爆發(fā)幾乎是30年來世界上最大的一次火山爆發(fā),但不太可能對全球氣候產(chǎn)生暫時的降溫效應(yīng)。除非湯加火山再次噴發(fā),并以同樣強(qiáng)烈的水平持續(xù)噴發(fā)(但這被認(rèn)為是不可能的),否則不會對全球產(chǎn)生降溫效應(yīng)。
不過,湯加火山爆發(fā)可能還是會對世界上部分地區(qū)的天氣造成短期的影響,并可能對無線電傳輸造成輕微干擾,其中包括全球定位系統(tǒng)所使用的無線電傳輸。
此次火山爆發(fā)使湯加這個太平洋島國籠罩在火山灰之中,并被海水淹沒。爆發(fā)所產(chǎn)生的沖擊波,以及它所引發(fā)的不尋常的海嘯,都將使科學(xué)家們對此展開長期研究。
湯加火山爆發(fā),不僅使太平洋產(chǎn)生劇烈海嘯,科學(xué)家在大西洋、加勒比海和地中海等多地也發(fā)現(xiàn)了海嘯。
“這并不意味著我們沒有認(rèn)識到火山爆發(fā)和海嘯,”加州洪堡州立大學(xué)(Humboldt State University)地球物理學(xué)名譽(yù)教授Lori Dengler說,“但我們現(xiàn)在擁有一系列現(xiàn)代儀器來見證它,這確實(shí)是前所未有的?!?/p>
湯加火山的爆發(fā)給這座島國帶來了大量危險的火山灰,首都努庫阿洛法也未曾幸免,經(jīng)歷了海嘯。
湯加政府稱這是“前所未有的災(zāi)難”,但目前難以確定全國范圍的損失。因?yàn)榛鹕絿姲l(fā)切斷了海底通訊電纜,火山灰籠罩迫使機(jī)場關(guān)閉。
而在湯加以外的地方,火山噴發(fā)的威力依舊是顯而易見的。衛(wèi)星照片顯示,一團(tuán)直徑數(shù)百英里的由灰塵、巖石、火山氣體和水蒸氣組成的云團(tuán),還有一團(tuán)較窄的云團(tuán)沖入了大氣層將近32千米。

1991年菲律賓皮納圖博火山爆發(fā),圖片來自Alamy
火山學(xué)家將其與1883年印度尼西亞喀拉喀托(Krakatau)火山的災(zāi)難性爆發(fā)和最近的一次大規(guī)模爆發(fā)——1991年菲律賓的皮納圖博(Pinatubo)火山爆發(fā),進(jìn)行了比較。
1991年,皮納圖博火山僅爆發(fā)幾天,就向平流層或上層大氣釋放了大約2000萬噸的二氧化硫氣體。氣體與水借機(jī)結(jié)合,形成氣溶膠粒子,這些氣溶膠粒子反射、散射了部分太陽光線,使它們不會射向地面。這使得大氣在數(shù)年內(nèi)的溫度下降了約半攝氏度。
這一降溫原理也正是備受爭議的“地球工程”的運(yùn)作機(jī)制:利用飛機(jī)或其他手段不斷向平流層注入二氧化硫,從而有意地使地球降溫。
新西蘭奧克蘭大學(xué)(University of Auckland)火山學(xué)家沙恩·克羅寧(Shane Cronin)說,湯加火山的噴發(fā)“堪比皮納圖博火山的噴發(fā)高峰”。他曾研究過皮納圖博火山的早期噴發(fā)。
但湯加火山的噴發(fā)只持續(xù)了約10分鐘,隨后幾天,衛(wèi)星傳感器測量到僅約40萬噸的二氧化硫進(jìn)入平流層。“(湯加火山)二氧化硫的釋放量比皮納圖博火山的要少很多?!奔又荽髮W(xué)伯克利分校的地球科學(xué)教授Michael Manga說道。

湯加火山,圖片來自路透社
為何湯加火山極具爆發(fā)威力,釋放的二氧化硫氣體卻出乎意料地少呢?
克羅寧解釋,火山爆發(fā)的威力與位置相關(guān)。湯加海底火山在水下約152米。當(dāng)超熱的熔巖或巖漿撞擊到海水時,水立即化為蒸汽,將爆炸威力成倍擴(kuò)大。如果湯加火山在海底埋得更深些,水壓或許就能阻止爆炸。
因此,湯加火山在水中較淺的位置創(chuàng)造了完美的條件,可以使爆炸加劇。
英國巴斯大學(xué)(University of Bath)的大氣物理學(xué)家Corwin Wright說,這次爆炸在大氣中產(chǎn)生的沖擊波是迄今為止探測到的最不尋常的沖擊波之一。衛(wèi)星數(shù)據(jù)顯示,沖擊波遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了平流層,高達(dá)96.5千米,并以每小時965.6公里的速度向全世界擴(kuò)散。
“我們看到了一個巨大的沖擊浪,這是我們20年來所有的數(shù)據(jù)中最大的浪?!盬right說,“我們從未見過能有東西這樣籠罩住地球,更別說是火山噴發(fā)了?!?/p>
當(dāng)爆炸威力將大量空氣向外和向上飛速轉(zhuǎn)移,一旦進(jìn)入大氣層時,就產(chǎn)生了沖擊波。但是重力會將它下拉。隨后再次上升,這種上升和下降的振蕩不斷循環(huán),就形成了從爆炸源向外移動的高壓和低壓交替波。
Wright表示,雖然沖擊波發(fā)生在高空,但它可能會對接近地表的天氣產(chǎn)生短期影響,可能會通過影響高空急流來間接影響地表天氣。同時由于沖擊波如此之高,它也可能會對無線電傳輸和全球定位系統(tǒng)衛(wèi)星的信號產(chǎn)生輕微影響。
科學(xué)家推測,大氣壓力波也可能在這次不尋常的海嘯中發(fā)揮了作用。海嘯是由水的快速移動引起的,通常是由巖石和土壤的移動引起。巨大的水下斷層在地震中移動時會引發(fā)海嘯。
火山噴發(fā)也會引發(fā)海嘯。在這種情況下,水下爆炸和火山口的坍塌可能導(dǎo)致了位移?;蛘?,火山的一側(cè)可能由于不穩(wěn)定而坍塌,導(dǎo)致了位移。
但科學(xué)家說,這只能解釋淹沒湯加當(dāng)?shù)氐暮[為何出現(xiàn)。曾在太平洋海嘯預(yù)警中心工作過的夏威夷大學(xué)馬諾阿分校研究員Gerard Fryer說,通常情況下“人們會認(rèn)為能量會隨著距離的增加而衰減?!?/p>
但這次火山爆發(fā)在日本、智利和美國西海岸都引發(fā)了與湯加當(dāng)?shù)貛缀跻粯右?guī)模的海嘯,并持續(xù)了好幾個小時,最終在世界其他地方也引發(fā)了小型海嘯。
這表明,當(dāng)壓力波穿過大氣層時,可能對海洋產(chǎn)生了影響,導(dǎo)致海洋也發(fā)生了振蕩,引發(fā)海嘯。
但研究人員表示這只是一種可能的解釋。分析相關(guān)數(shù)據(jù)仍需要幾周至幾個月的時間,最終人們才能了解到湯加火山巨大威力背后的真相。





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