火山喷发会减缓气候变暖吗?如何影响我国乃至全球天气气候?

1月15日,位于南太平洋岛国汤加洪阿哈阿帕伊岛的火山猛烈喷发,此次可能是30年来规模最大的一次火山喷发。从1月15日由风云四号B星数据制作的1000米分辨率多通道真彩色合成图可以看出,瞬间喷出的火山灰云突破对流层顶,形成直径近500公里的伞形云团,周边的巨大冲击波清晰可见。

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1月15日风云三号E星多通道合成图。图中显示,汤加火山喷发时形成的火山灰蘑菇云纹理结构清晰可见,形成直径近500公里的伞形云团,伞形云团周边出现环状的冲击波,向四周扩散。新华社发

1月15日风云三号E星多通道合成图。图中显示,汤加火山喷发时形成的火山灰蘑菇云纹理结构清晰可见,形成直径近500公里的伞形云团,伞形云团周边出现环状的冲击波,向四周扩散。新华社发

火山喷发会减缓气候变暖吗

作者:本报记者 崔兴毅

汤加岛屿火山喷发后,关于“火山喷发会改变全球气候”,乃至“火山喷发可以抵消全球变暖影响、减轻减排压力”等话题引发热烈讨论。

有专家认为,火山喷发一般会对未来1到2年全球和东亚气候产生持续影响,大概出现0.3℃左右的降温效应。对于我国而言,火山喷发可减弱次年东亚夏季风强度,进而导致我国夏季雨带偏南。也有专家表示,如果没有减排这个前提,只通过人为方法大尺度改变地球系统的辐射平衡,无法解决气候变化问题。

火山喷发如何影响我国乃至全球天气气候

从1783年冰岛的纳基火山喷发导致欧洲1783年至1784年冬季气候异常寒冷,到1815年印尼坦博拉火山喷发造成严重气候灾难,火山喷发次年全球平均气温约下降0.4℃至0.7℃,北半球许多地区遭遇“无夏之年”。1991年,菲律宾皮纳图博火山喷发,向平流层注入大量气溶胶,数月后全球平均气温下降约0.5℃……这些著名的火山喷发事件都证明,火山喷发确实会与全球气温下降产生关联。

中国气象科学研究院气候与气候变化研究所副所长、研究员祝从文表示,汤加岛屿火山处于低纬度地区,近100年来,有三次大规模低纬度火山喷发,分别是阿贡火山(1963年3月17日)、埃尔奇琼火山(1982年4月4日)和皮纳图博火山(1991年6月15日)。它们喷发后的当年冬季(12月至次年2月),我国除东北和新疆以外大部分地区气温偏低。

“火山喷发之所以会导致降温,主要原因是它向大气层注入了含硫气溶胶,这些气溶胶进入平流层,帮助地球将更多的阳光反射出去,从而在大气层内产生冷却效应。”祝从文指出,需要注意的是,这个因果关系若成立,还必须考虑一个重要因素——“量级”。

美国国家航空航天局Aura(拉丁语为微风)号地球观测卫星的监测图显示,汤加岛屿火山喷发首日二氧化硫的释放量为62千吨。宾夕法尼亚州立大学大气科学特聘教授迈克尔·曼恩分析,曾导致全球平均气温下降0.5℃的皮纳图博火山喷发最终释放了20000千吨二氧化硫,因此如果要达到之前喷发对气温下降的影响,汤加岛屿火山需要排放更多的二氧化硫。

祝从文认为:“对我国而言,火山喷发可减弱次年东亚夏季风强度,进而导致我国夏季雨带偏南。因此,建议将火山喷发的持续影响纳入汛期降水预测因子中加以考虑。”

“人造火山喷发”可以为地球降温吗

在汤加火山喷发事件发生后,中国社会科学院生态文明研究所研究员,IPCC第五、第六次评估报告第三工作组主要作者陈迎一直对此保持关注。她注意到社交媒体上一个引起热烈讨论的话题:“如果火山喷发有降温作用,那我们是不是只要人工制造这种气溶胶,并将其播撒到大气平流层中,就不用花大力气减排了?”

对此观点,陈迎表示反对。“如果没有减排这个前提,只靠SRM(太阳辐射干预,即通过人为方法大尺度改变地球系统的辐射平衡以应对全球变暖),肯定是无法解决气候变化问题的。”她补充道,SRM也解决不了海洋酸化问题,同时还可能带来其他风险和不确定性,比如改变气温和降水分布等。

“可以确定的是,SRM无法作为应对气候变化的‘主力’。不过,根据近年最新研究,如果建立在大幅度减排基础上,SRM有潜力作为应对气候变化的辅助措施。”陈迎说。

“目前提出的SRM方法主要包括向平流层注入气溶胶、海洋低云亮化、增加海洋和陆地表面的反照率。”浙江大学地球科学学院大气科学系教授、IPCC第六次评估报告第一工作组主要作者曹龙表示,这些方法的基本出发点是增加地-气系统的反照率,减少到达大气和地面的太阳辐射,通过短波辐射干预的方法,抵消温室气体增加造成的暖化效应。

据曹龙介绍,自IPCC第五次评估报告以来,对SRM的研究取得长足进展。IPCC第六次评估报告评估了SRM对气候系统和碳循环的影响,主要结论包括SRM可以在全球和区域尺度上抵消一部分温室气体增加造成的气候变化,但无法在全球和区域尺度上完全抵消温室气体增加引起的气候变化,并且SRM无法缓解海洋酸化。

从模拟走向现实,SRM还需要多久?

“由于目前对云-气溶胶辐射过程的相互作用和微物理过程认知仍很有限,对于基于气溶胶的SRM冷却潜力认知还有很大的不确定性,并且IPCC第六次评估报告第一工作组报告对于SRM气候效应的评估主要集中在全球尺度,缺乏针对SRM对不同区域气候影响的评估。”曹龙指出,在下一步研究工作中,有必要利用包括更完备的云-气溶胶-辐射过程的高分辨率模式,对SRM方法进行模拟研究,进一步认知不同SRM方法的冷却潜力和对气候系统的影响。“另外,要大力加强在不同地点和时间实施的不同SRM方法对全球和区域气候影响的研究。”

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