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東加火山爆發的蝴蝶效應有多強?或僅影響局部氣候,後續有待觀察

作者:文彙網

中原標準時間1月15日中午12點10分前後,在南太平洋島國東加洪阿哈阿帕伊島附近發生了一次猛烈的普林尼式火山噴發。

東加火山爆發的蝴蝶效應有多強?或僅影響局部氣候,後續有待觀察

根據風雲四号B星500米分辨率監測資料,該島火山噴發出大量火山灰雲,并形成直徑達到500千米的傘形上沖雲團,在火山灰雲團周圍形成明顯的沖擊波。此後,火山噴發引發的海嘯迅速襲擊了東加王國首都所在的塔布島,随後又抵達斐濟、瓦努阿圖,當晚10點左右日本也釋出了海嘯預警。中國沿海海域于16日淩晨監測到海嘯波。

東加火山爆發的蝴蝶效應有多強?或僅影響局部氣候,後續有待觀察

FY-4B東加洪阿哈阿帕伊島火山爆發監測圖(2022年01月15日13:00 北京時)(來源:中國氣象局 國家衛星氣象中心)

雖然目前還沒有得出明确的等級,但種種迹象表明,這場火山噴發的強度很可能達到了VEI5級上限,成為本世紀迄今為止最大的火山爆發。然而,從目前噴發輸入到大氣中的噴發物品質來看,如果後續沒有更強的爆發,此次火山爆發對全球氣候的影響可能較為有限,不可能像網上流傳的那樣,引起“無夏之年”。

不可否認,此次東加火山爆發确實在全球引發了巨大影響:不僅在海洋和大氣中引起較強的沖擊波,環太平洋地區均釋出了海嘯預警,紐西蘭、澳洲和萬裡之遙的日本、美國西海岸等地都觀測到了明顯的漲潮,中國、美國、歐洲和南美洲等地也都觀測到了氣壓的小幅波動。

東加火山爆發的蝴蝶效應有多強?或僅影響局部氣候,後續有待觀察

受影響最嚴重的主要是火山爆發地,火山爆發引起的火積雲直沖雲霄,摩擦引起強烈的閃電,海嘯襲擊東加、斐濟、瓦努阿圖等地,東加海底電纜斷裂,和外界的所有聯系中斷,整個國家在網際網路世界中消失。巨大的爆炸聲甚至傳到800公裡外的斐濟和2000公裡外的紐西蘭北島。

此次火山活動是一座海底火山,位于活躍的東加-克馬德克群島火山弧上。過去100年,此處經曆過多次海底火山爆發,火山噴發使得島嶼高度多次變化。上一次火山噴發(2014年)形成一個新島,此次噴發之後,新島從海面上消失。

火山爆發會否對全球氣候造成影響,主要與火山爆發進入平流層的硫酸鹽量有關。在20世紀最主要的幾次火山爆發中,1963年的阿貢火山噴發了約有800萬噸二氧化硫進入平流層;1982年爆發的埃爾奇瓊火山噴發了約700萬噸二氧化硫進入平流層:1991年的皮納圖博火山爆發,約有2000萬噸二氧化硫進入平流層。這三次火山爆發都在全球溫度序列裡留下了印記,降溫幅度分别為約-0.2℃、約-0.2℃和約-0.5℃,持續時間為1至2年。

目前,用于評估火山爆發強度的火山爆發指數(VEI)并不是根據進入平流層的硫酸鹽量來判斷,是以并不能完全反映其對全球氣候的影響。

東加火山爆發的蝴蝶效應有多強?或僅影響局部氣候,後續有待觀察

火山爆發指數VEI(Volcanic Explosivity Index)(來源:自然資源部中國地質調查局)

盡管一般來說VEI數值越大,噴發進入平流層的二氧化硫越多,但根據火山爆發方式、噴出物質、火山爆發位置、火山爆發時天氣情況的不同,進入到平流層的二氧化硫經常有巨大差别。

東加火山爆發的蝴蝶效應有多強?或僅影響局部氣候,後續有待觀察

火山噴發形成的平流層硫酸鹽氣溶膠的輻射效應(圖檔來源:COMET計劃)

例如,1980年5月18日美國聖海倫火山爆發。這是一次VEI5級的火山爆發,造成57人死亡,然而進入平流層的二氧化硫量僅為100萬噸左右,對全球氣溫的影響微不足道,在全球平均的溫度序列裡根本檢測不出。而同樣是VEI5級火山的埃爾奇瓊火山則噴發了約700萬噸二氧化硫進入平流層,導緻全球降溫約0.2℃。

是以,以筆者判斷,火山爆發要對全球平均氣溫造成可觀測和識别的影響,其噴發進入平流層的二氧化硫量至少需要達到200萬噸以上。

火山爆發一般會持續比較長的時間,此次東加海底火山的活動從2021年12月底開始,目前還處于活躍狀态,後續是否還會有更大規模的爆發,還需要進一步監測。從最新衛星監測資料來看,此次東加火山爆發噴發出的火山灰最高達到約28公裡,這已經到了平流層的中下層。根據估算,大概有40萬噸二氧化硫進入平流層——這一數值距離對全球氣候有所影響,還有非常大的差距。是以,如果該火山後期沒有更大規模的噴發,則可判斷,此次火山活動暫無可能影響全球氣溫。

值得注意的是,大規模火山爆發的氣候影響不僅僅局限于全球溫度,也會對熱帶海溫分布狀态有所影響,還可能通過遙相關産生其他的環流影響,這還需要進一步深入的評估。氣候事件本身是在各種複雜因素的共同作用下形成,是以東加海底火山爆發是否會對拉尼娜等氣候事件産生影響,尚不能輕下斷言。

(經作者授權,節選改編自微信公衆号“中科院之聲”)

作者:魏科(中國科學院大氣實體研究所副研究員)

編輯:許琦敏