研究：汤加火山喷发对气候变化的冷却影响比最初认为的要小

2022年1月15日，洪阿哈阿帕伊岛海底火山猛烈喷发，这引起了公众对其对全球气候影响的广泛关注。火山喷发后注入平流层的二氧化硫被氧化并转化为硫酸盐气溶胶。这些气溶胶在那里停留一到两年，并在那里发挥作用，减少传入的太阳辐射，导致短暂的全球冷却。

地表温度随着火山气溶胶的消散而恢复正常，因此一次火山喷发不足以改变长期的全球变暖趋势，除非有一簇火山喷发可以持续几个世纪，就像在过去千年的小冰河时期发生的那样。

过去500年最大的火山喷发，1815年4月印度尼西亚坦博拉火山的喷发在世界许多地方造成了所谓的“无夏年”。热带地区和北半球的年平均表面温度减少了0.4-0.8℃。

但是坦博拉火山喷发排放了53-58Tg的二氧化硫。卫星对洪阿哈阿帕伊岛火山喷发的测量--它在过去一个世纪中多次喷发--显示其火山灰已经到达30公里的高度，深入平流层，总质量只有约0.4Tg。

此前报道的一项初步估计认为，由于洪阿哈阿帕伊岛火山的喷发，在未来一到两年内，全球地表空气温度将下降0.03至0.1℃。

“这个报道的初步估计可能高估了影响，因为它没有考虑到喷发发生的地点，这改变了平流层硫酸盐气溶胶的空间分布--一个可以大幅改变结果的变量，”中国科学院大气物理研究所的周天军说，“这是因为南半球的火山喷发排放物主要局限于同半球和热带地区的循环，对北半球的影响较小。这反过来又导致了比那些北半球和热带火山更弱的全球冷却。”

为了得出一个更准确的评估，建模需要考虑到硫酸盐气溶胶释放的纬度。然而，纠正这一点是一个挑战，因为在历史记录中很少有类似于洪阿哈阿帕伊岛火山的南方火山喷发。幸运的是，在过去的一千年里，使用大型南方火山爆发的气候模型模拟提供了一个有用的参考。通过这种方式，研究人员发现在过去一千年中70次选定的火山喷发的强度与喷发后第一年的全球平均地表温度反应之间存在明显的相关性。

然后他们在模型模拟中挑选了六次特别大的热带喷发，并根据1991年皮纳图博火山喷发的强度对地表温度反应进行了调整，当时喷出了20Tg的二氧化硫。模型模拟的结果被发现与现实世界的观测结果相似，这表明他们的建模工作是在正确的轨道上。

然后，这些结果被缩小到洪阿哈阿帕伊岛火山喷发的平流层注入0.4Tg的二氧化硫。最后的结果显示，在洪阿哈阿帕伊岛火山喷发后的第一年，全球平均表面温度将只下降0.004℃。这属于气候系统内部变化的范围。

南半球的降温将比世界其他地区更强，最强的降温超过0.01℃，发生在澳大利亚和南美的部分地区。中国大部分地区的降温将小于0.01℃。

这意味着洪阿哈阿帕伊岛火山的喷发不会强大到足以压倒长期的全球变暖趋势。

然而，研究人员确实对这些结论提出了一个警告。如果洪阿哈阿帕伊岛火山喷发是一次性的事件，情况就会是这样。自1月15日的事件以来，迄今没有在洪阿哈阿帕伊岛火山检测到爆炸性的喷发。然而，它可能在未来再次变得活跃，因为这座火山在过去的100年中曾多次喷发过。

周天军说：“因此，我们应该在未来几天、几个月和几年内继续监测洪阿哈阿帕伊岛火山的活动。”

为了配合这样的监测工作，该团队将通过运行一些基于理想情况的实验来扩展他们的研究（在其简化中的情景假设，但对使模型更容易理解是有用的），试图揭示如果在不久的将来发生更大规模的洪阿哈阿帕伊岛火山喷发可能带来的气候影响。