汤加巨型火山喷发可能会扰乱未来几年的天气

Hunga Tonga-Hunga Ha'apai(简称Hunga Tonga)2022年1月15日爆发在太平洋汤加王国。它引发了海啸,引发了警告横跨整个太平洋盆地向全球发送声波多次。

发表一项新研究在杂志上气候探讨了这次火山喷发对气候的影响。

我们的研究结果表明,火山可以解释去年异常大的原因臭氧洞,以及 2024 年比预期更潮湿的夏季。

火山喷发可能会对未来几年的冬季天气产生挥之不去的影响。

冷却的烟云

通常,火山的烟雾,特别是烟云中所含的二氧化硫,最终会导致地球表面在短时间内冷却。

这是因为二氧化硫转化为硫酸盐气溶胶,在阳光到达地表之前将阳光送回太空。这种阴影效果意味着表面会冷却一段时间,直到硫酸盐落回表面或被雨水淋掉。

洪加汤加的情况并非如此。

因为它是一座水下火山,洪加汤加产生的烟雾很少,但水蒸气很多:1亿-1.5亿吨,或相当于60,000个奥林匹克游泳池.火山喷发的巨大热量将大量的海水转化为蒸汽,然后随着火山喷发的力量射入大气层。

所有这些水最终都进入了平流层:在地表以上约15至40公里之间的一层大气层,由于太干燥,既不产生云也不下雨。

平流层中的水蒸气有两个主要影响。第一,它有助于破坏臭氧层第二,它是一种非常有效的温室气体。

在我们对火山喷发的观察中,没有先例可以知道所有这些水会对我们的气候产生什么影响,以及会持续多久。这是因为测量整个平流层水蒸气的唯一方法是通过卫星。这些火山自1979年以来才存在,当时没有发生过类似于洪加汤加火山的喷发。

跟随蒸汽

世界各地的平流层科学专家从火山喷发的第一天起就开始研究卫星观测结果。一些研究侧重于火山喷发的更传统的影响,例如硫酸盐气溶胶的数量和它们在火山喷发后的演变,有的专注于水蒸气的可能影响有些包括两者.

但没有人真正知道平流层中的水蒸气会如何表现。它会在平流层停留多久?它会去哪里?而且,最重要的是,当水蒸气仍然存在时,这对气候意味着什么?

这些正是我们着手回答的问题。

我们想了解未来,不幸的是,我们无法衡量这一点。这就是为什么我们求助于气候模型,这些模型是专门为展望未来而设计的。

我们用相同的气候模型进行了两次模拟。在其中一个中,我们假设没有火山喷发,而在另一个中,我们手动将相当于60,000个奥林匹克游泳池的水蒸气添加到平流层中。然后,我们比较了两个模拟,知道任何差异都必须是由于添加的水蒸气造成的。

2022 年 1 月 16 日,一名宇航员从国际空间站拍摄的图像中,洪加汤加火山喷发产生的火山灰羽流。(美国宇航局)

我们发现了什么?

大臭氧空洞从 2023 年 8 月到 12 月,至少部分是由于 Hunga Tonga。我们的模拟几乎提前两年预测了臭氧空洞。

值得注意的是,这是我们预计火山喷发对臭氧空洞产生任何影响的唯一一年。到那时,水蒸气刚好有足够的时间到达南极洲上空的极地平流层,在以后的任何几年中,都没有足够的水蒸气来扩大臭氧空洞。

由于臭氧空洞一直持续到12月下旬,随之而来的是臭氧空洞的积极阶段。南方环形模式在 2024 年夏天。对于澳大利亚来说,这意味着夏季潮湿的可能性更高,这与大多数人对宣布的厄尔尼诺现象的预期完全相反。同样,我们的模型预测了未来两年的情况。

就全球平均温度而言,这是衡量多少的指标气候变化我们正在经历,洪加汤加的影响非常小,只有0.015摄氏度左右。(这已由另一项研究.)这意味着我们难以置信的高温现在已经测量了大约一年不能归咎于洪加汤加火山喷发。

十年余下的颠覆

但是,在地球上的某些地区,有一些令人惊讶的持久影响。

对于澳大利亚的北半部,我们的模型预测到2029年左右的冬季将比往年更冷、更潮湿。对于北美,它预测冬天比往常温暖,而对于斯堪的纳维亚半岛,它再次预测冬天比往常更冷。

火山似乎改变了一些波浪在大气中传播的方式。和大气波负责高点和低点,这直接影响我们的天气。

这里需要澄清的是,这只是一项研究,也是调查洪加汤加火山喷发可能对我们的天气和气候产生什么影响的一种特殊方式。像任何其他气候模型一样,我们的气候模型并不完美。

我们也没有包括任何其他影响,例如厄尔尼诺-拉尼娜周期。但我们希望我们的研究能够激起科学的兴趣,试图了解平流层中如此大量的水蒸气对我们的气候意味着什么。

无论是证实还是反驳我们的发现,这还有待观察——我们欢迎任何一种结果。

马丁·朱克,大气动力学讲师,悉尼新南威尔士大学

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