研究发现塔阿尔火山喷发激发厄尔尼诺并导致欧亚大陆增暖学术资讯

来源：中国科学院

在过去几千年人类的历史中，强烈的火山喷发事件不仅改变了火山附近的生态环境，还极大影响了全球的气候特征，从而间接改变了人类历史进程。火山喷发是一种重要的地球系统外部强迫因子，对火山的研究能够有利于加深人们对气候系统的认识。

2020年的1月12日，位于菲律宾的塔阿尔（Taal）火山发生喷发，5000公吨的火山灰到达了15千米，其环境与气候效应引起了全球范围的广泛关注。为了对此次事件作出更好地评估与预测，中国科学院大气物理研究所教授刘飞团队回顾了古气候重建、观测资料热带强火山喷发的气候响应，并探讨了火山气候效应科学研究的重要性，同时为平流层喷洒硫酸盐气溶胶的地球工程提供参考。

热带强火山喷发的二氧化硫等气体，进入平流层形成硫酸盐气溶胶，产生纬向均匀的气溶胶“阳伞”，反射太阳短波辐射，降低全球表面的温度，同时减缓全球水循环，导致全球季风系统的减弱。通过海冰-反照率的正反馈作用，火山信号被北大西洋储存并放大，在1258年 Samalas火山喷发导致了小冰期的发生。

在过去150年内五次强热带火山爆发之后，观测资料结果并不是一致的降温，在喷发后的第一年冬季存在一个明显的升温过程，主要伴随着厄尔尼诺事件以及欧亚大陆增暖的发生。尽管受到喷发时间、位置、强度，以及前期热带海温状态的调制，基于观测、重建以及模式资料发现，火山爆发会引起热带太平洋的厄尔尼诺的发生。根据重建资料的统计结果，如果塔阿尔火山能够喷发足够多的二氧化硫气体，将有83%的可能性引起厄尔尼诺。不过，气候模式并不能完美重现观测的厄尔尼诺响应，甚至最新的第六次模式比较计划也存在相同的问题，说明模式的海气相互作用等环节依旧存在偏差。同时，火山喷发通过增加平流层的纬向梯度，加深极地涡旋，引起欧亚大陆的增暖。尽管模式能够模拟出热带平流层气溶胶的增温，但是模拟的极涡的异常还是存在很大的不一致，模式平均的极涡较观测偏弱很多。尽管气候模型能够重现火山喷发的直接冷却效应，但是内部变率的气候响应还存在许多偏差。

一次火山喷发过程能否产生显著的气候效应，取决于喷发到平流层硫酸盐的强度。Taal火山在2020年1月喷发的二氧化硫远小于过去150年五次热带强火山事件，能否产生显著的全球气候响应，例如触发2020/21年的厄尔尼诺并导致冬季欧亚大陆的增暖，取决于其后续潜在喷发能否超过火山爆发指数（VEI）3的强度，以及人们对火山气候效应认识的准确性。图：《大气科学进展》2020年第7期封面。封面背景是一次强烈的火山喷发，喷发出大量的火山灰等气体进入对流层以及平流层，SO2以及H2S气体和水蒸气作用产生H2SO4硫酸盐气溶胶，能够反射部分太阳短波辐射，削弱进入到地表的辐射，造成冷却效应，并在地表气温表现为厄尔尼诺以及欧亚大陆增暖的现象。