地球上幾乎沒有什么力量比一次大型火山爆發更強大了。威力最大時，火山會將數百萬噸阻擋陽光的粒子“注入”大氣層，使地球冷卻近5年，危及農作物，導致“無夏年”。最近的一次是1991年菲律賓皮納圖博火山爆發，導致全球氣溫暫時下降0.5攝氏度。
然而，越來越明顯的是，人類驅動的氣候變化正在改變這些巨大的力量。現在，一項新研究表明，溫室氣體的增加將有助于大型火山噴發產生的羽流噴射得更高、傳播得更快、反射更多陽光，導致更加突然和極端的降溫。
在人類開始改變地球的進程之前，火山是最大的氣候因素之一。從長期看，它們從地球內部釋放出二氧化碳，導致氣候變暖。但在短期內，它們的含硫氣體經常與水發生反應，形成一種被稱為硫酸鹽的高反射粒子，從而引發全球降溫。
反過來，氣候對火山也有很大的影響。在這項新研究中，英國劍橋大學地球物理學家Thomas Aubry和同事將理想化的火山噴發與全球氣候模型相結合，模擬了在歷史條件下以及到2100年——地球預計會迅速變暖的情況下，中型和大型火山噴發出的羽流的反應。
研究人員發現了兩個相互抵消的趨勢。正常情況下，每年只有一兩次中等規模的火山噴發穿過對流層到達平流層，當高反射粒子擴散到平流層時，它們會導致全球降溫。但當對流層變暖時，它的高度就會膨脹，最終使平流層遠離火山噴發的范圍。
“這就好像世界各地的標準籃筐突然升高了幾英寸，讓得分變得更加困難。”未參與這項研究的美國羅格斯大學新布倫瑞克分校火山學家Benjamin Black說。
然而，隨著皮納圖博這般規模的火山爆發，情況發生了變化。到2100年，地球溫度將升高6攝氏度——這一增幅與政府間氣候變化專門委員會（IPCC）最新報告中最壞預測相符，對流層的高度將增加1.5公里，但是超大規模的噴發仍能穿透平流層。研究人員近日在《自然—通訊》上報告稱，與目前的氣候相比，那時火山氣體到達的地方更高，傳播速度更快，降溫效果放大了15%。
由于溫室氣體在地球表面吸收熱量，平流層正在冷卻，尤其是其上層。這使得空氣在這層大氣中更容易上下混合。根據該團隊的模型，到2100年，這種混合將有助于火山羽流比以前高出約1.5公里。此外，氣候變暖將加速平流層的主要風型，導致高反射的火山顆粒在聚合成更大粒子前，就在上層大氣中更快地擴散到兩極。而粒子越小，反射的光就越多。
未參與這項研究的美國國家大氣研究中心大氣化學家Michael Mills說，中等規模的噴發可能不再到達平流層這一事實是“有趣和重要”的。新模型中發現的許多趨勢——平流層變冷、對流層上升和環流加速，已經在現實世界中出現。但Mill補充說，新模型模擬的粒子增長是否反映了現實世界中的情況，仍不確定。
Aubry說，事實上，這項研究提出的問題比它回答的問題更多。首先，它只研究了熱帶地區的火山噴發，而不是那些更接近于平流層的兩極地區的火山噴發。而且，很難說是大型火山的降溫作用增加還是小型火山的降溫作用減弱，最終會對氣候產生更大的影響。 “我的直覺是，大型火山噴發效應將占主導地位。”他補充說。(文樂樂)
相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-021-24943-7
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