火山喷发后，气候会变暖还是变冷？

作者：王素（中国科学院大气物理研究所）

文章来源于科学大院公众号（ID：kexuedayuan）

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为了回答标题里的问题，大院er进行了缜密（并不）的推理。火山喷发，一定有岩浆，岩浆是滚烫滚烫的，所以火山喷发后气候会变暖。

然而……

火山喷发 遏制全球变暖？

我们知道，火山爆发可以向平流层注入SO2和火山灰，在平流层臭氧的氧化下，它们迅速转化为硫酸盐气溶胶。由于在这一层几乎没有天气变化，火山灰很难被消除，它们就会通过散射太阳辐射长时间扰乱全球气候，导致全球表面冷却（俗称阳伞效应）。

而由于海洋巨大的热容量，这一过程总会延迟，可能在喷发后持续两到三年。火山喷发越剧烈，这一效应就表现得越明显。1815年，印尼坦博拉火山喷发出的火山灰及二氧化硫导致翌年全球气温下降了 0.4℃至 0.7℃，在这个漫长的“无夏之年”，盛夏依然“寒如冬“。

坦博拉火山喷发及1816年的夏天（图片来源：新浪网(上)，百度百科（下））

那么一场足够大的火山喷发能使全球变暖的速度慢下来么？

很遗憾，根据模拟结果，历史上的火山喷发并不能抵消未来排放情景下人为温室气体引起的长期全球变暖趋势。火山爆发喷出的氯化氢可以与大气层中的臭氧发生反应，消耗臭氧层，喷发的CO2却是性质稳定，可以长时间停留在大气中。所以，火山对气候的影响在前期表现为降温，长期来看甚至可能反过来加速全球变暖。

火山爆发会影响海水温度吗？

2017年，法国巴黎大学的科学家在《自然·通讯》上发表研究称，热带地区大规模火山爆发可导致厄尔尼诺事件（中、东赤道太平洋地区海温大范围异常升高）发生。

他们分析了1882年后海表温度数据，发现五次火山大爆发后有四次均发生了类似厄尔尼诺事件的现象，包括1902年圣地亚古多、1963年的阿贡、1982年埃尔奇肯和1991年皮纳图博的火山爆发。

当大型火山爆发时，火山气溶胶的制冷效应会造成整个热带地区低层显著降温，而热带非洲地区的致冷效应会削弱西非地区的季风（由于海陆热力差异而形成），并驱动太平洋西部近赤道地区的西风产生异常波动。通过太平洋地区大气-海洋交互作用被放大，从而促进类似厄尔尼诺事件的发生。

进一步研究发现，与这些大型热带火山爆发后的前三年全球冷却趋势相反，在火山爆发后的第一个冬季，全球出现了明显的变冷停滞——平均地表温度出现了0.1 K的反弹，导致了厄尔尼诺现象和由极地涡旋增强引起的欧亚大陆变暖。当冬季到来时，由于强下沉空气遇到山脉或山地地形受阻，停止大气环流而就地旋转，形成气旋，吸入冷空气形成一股很强的围绕极地旋转的西向环流，称为“极地涡旋”。

如果你怀疑这一切只是巧合，科学家基于过去的一千年的资料，发现大约81%的热带火山爆发都伴随着类似厄尔尼诺现象的海面温度（海表温度）异常升高。

今年的火山喷发会引起厄尔尼诺现象么？

2020年1月12日，菲律宾“第二大活火山“塔尔火山（Taal Volcano）在下午13时左右突然开始发怒，喷涌而出的火山灰高达10-15公里，哪怕是运行于3万多公里之外的地球静止卫星也能察觉。（其实，火山灰一上天，干旱地区的降水还会增多哦~戳《火山一爆发，干旱地区就下雨?》查看）

（图片来源：新华社卫星新闻实验室）

截至1月24日，已经有超过58万人受灾。塔尔火山所在的塔尔火山岛都被厚厚的火山灰覆盖，一片 “无人岛“的景象。

被火山灰所覆盖的塔尔火山岛（图片来源：腾讯网）

为了预测这次火山喷发对气候的影响，来自中山大学的刘飞教授及合作者将其与历史上著名的热带极强火山喷发事件做了对比，认为目前塔尔喷发的SO2比它们少了2个量级，火山喷发指数（VEI，指数每增加1级表示火山爆发威力增大10倍)目前认定为3，所以暂时称不上是一次强的火山喷发（VEI≥4）。

但是塔尔还在继续“活跃”着，活动周期将持续数年或数月。考虑到2019年-2020年的冬季不是一次强厄尔尼诺现象，基于模式结果他们预计，如果塔尔火山持续喷发的大小或任何其他热带火山喷发达到临界水平VEI大于3，有83%的概率类厄尔尼诺增暖将发生在2020年-2021年的冬季，增暖欧亚大陆。

塔尔火山喷发 （图片来源：央视）

同时，他们承认用模式预测火山爆发对厄尔尼诺现象的影响存在很多不确定性：模式对延迟影响的模拟能力有限，厄尔尼诺的出现还受到很多机制的影响，容易混杂。如果海洋在火山爆发前已经处于厄尔尼诺高峰阶段，模式很难复制厄尔尼诺现象。同时，火山的强度对预测的准确度也至关重要。

刘飞教授强调，目前塔尔火山还在活跃中，最终塔尔火山喷发对气候的影响将取决于喷发的规模，尤其是喷发到平流层形成火山气溶胶的二氧化硫的数量，他们将持续关注。刘飞教授等的研究作为新闻观点文章发表在《大气科学进展》，并登上2020年第七期封面。（戳“阅读原文”看论文~）

火山喷发，离我们有多远？

每年喷发的火山绝不止我们在新闻中见到的那些，比如2020年，印度尼西亚日惹特区默拉皮火山，日本鹿儿岛市的樱岛火山，墨西哥波波卡特佩特火山等都有爆发。在刚刚过去的2019年，在全球范围内共有81座火山发生不同程度的喷发。有的火山深藏海底，暂时没有显现，有的几乎每天都有火山活动；而有的火山从开始喷发到结束仅仅持续短短几周甚至几天。塔尔火山就属于后者，它们往往破坏力更大，更危机四伏。

全球2019年喷发的活动火山分布图（图片来源：王佳龙）

可能有人会想，虽然研究火山喷发对于预测以及应对未来的气候变化具有指导意义，但中国境内很少有火山喷发的事件，这似乎都是“别人的故事”呀。

中国上一次火山喷发，有据可查的是1951年新疆的阿什库勒火山，而那次喷发火势太小，又处在无人区，要不是因为修建新疆南部通往西藏的公路，恰好有修路工人看见冒烟，可能永远不会有人知道。

（图片来源：veer图库）

然而，中国其实是一个多火山国家，境内包含了1000余座火山在“沉睡“。目前尚有6处活火山受到监测，它们是：长白山天池火山、长白山龙岗火山、腾冲火山、五大连池火山、镜泊湖火山和海南琼北火山。

所以，火山喷发距离我们可能没有你想得那么遥远，我们对于火山的研究也将继续开展。

参考文献：

1. Liu, F., and Coauthors, 2020: Could the recent Taal Volcano eruption trigger an El Niño and lead to Eurasian warming? Adv. Atmos. Sci., 37(7), https://doi.org/10.1007/s00376-020-2041-z. (in press)

2.Xing, C., F. Liu, B. Wang, D. L. Chen, J. Liu, and B. Liu, 2020: Boreal winter surface air temperature responses to large tropical volcanic eruptions in CMIP5 models. J. Climate, 33, 2407−2426, https://doi.org/10.1175/jcli-d-19-0186.1.

3. Liu Fei, Jinbao Li, Bin Wang, Jian Liu, Tim Li, Gang Huang, and Zhiyuan Wang, 2017: Divergent El Niño responses to volcanic eruptions at different latitudes over the past millennium. Clim. Dyn., DOI: 10.1007/s00382-017-3846-z.

4.Khodri, M., and Coauthors, 2017: Tropical explosive volcanic eruptions can trigger El Niño by cooling tropical Africa. Nature Communications,8, 778, https://doi.org/10.1038/s41467-017-00755-6.

5.solar-radiation-management （网址：http://www.climateprediction.net/projects/geoengineering/solar-radiation-management/）

6.王佳龙：火山喷发, 离我们有多远？（网址：https://mp.weixin.qq.com/s/5_Qy-ZNGgBB7vxavstU7bA）