基于极地冰芯的历史火山活动序列重建研究进展

高超超

（浙江大学环境与资源学院，浙江杭州310058）

0 引言

大规模的火山喷发导致大量的SO2和H2S气体喷入对流层顶部和平流层。这些酸性气体在大气中被氧化成硫酸气溶胶，随大气环流在半球乃至全球范围进行扩散。硫酸气溶胶一方面通过散射和反射以减少到达地表的短波辐射，从而使得地表降温，另一方面吸收太阳短波和地球长波辐射，导致平流层大气升温。除了直接的温度效应，由于地表降温导致水分蒸发减少，火山活动还会减少热带地区的降水，减弱亚洲和非洲夏季季风气候的影响［1-2］。一般而言，低纬度火山事件的影响范围可以波及全球［3-4］，而中高纬度火山活动的影响范围往往在半球尺度上。但是如果中高纬度火山事件极为强烈，其喷发物仍可通过平流层而影响全球。如发生在公元186±10年左右的Taupo火山事件，虽然发生在新西兰，但是由于其喷发规模大，烟柱高达55 km，故在多个两极冰芯中均记录有这次火山活动的信号（如 GISP2［5］，WDC06［6］，DT401［7］，SP04［8］，NEEM S1［9］）。

单次火山事件对气候的直接影响通常持续1—3年，但短期内连续的火山活动，加上海洋和冰雪的正反馈机制，则会延长其气候效应到几十年甚至上百年［5，10-12］。因而其与太阳辐射、温室气体及地表变化等共同影响着全新世晚期（即过去2 000年）的全球气候变化。利用大气环流模式，李晓东等［13］指出强火山喷发可导致平流层显著升温以及地表年、月平均温度约下降0.4℃与1℃。利用能量平衡模型，Crowley［11］使用基于 Lean等［14］重建的太阳活动序列和两组主要来自Crete和GISP2长冰芯的火山活动记录，发现太阳辐射变化和火山活动等自然因素在1000—1850年期间贡献了41%—64%的全球气温变化，其中火山活动的贡献率在同期达22%—23%，并且在 1400—1850年期间上升至 41%—49%。同理，Bertrand等［10］利用一个二维全球气候模式（2D-GCM）分别模拟了在不同太阳辐射（即Bard等［15］，Lean等［14］和 Crowley［11］重建的三组序列）和火山活动（即 Zielinski等［16］结合 Sato等［17］重建和Crowley［11］重建的二组序列）驱动下的地表温度响应。结果显示历史火山活动的气候效应很大程度上取决于所利用的序列，如果使用Crowley［11］序列，火山活动导致工业革命以前北半球20%的年代际温度变化，并在 1400—1850年间达到 36%—42%；而使用Zielinski序列的气候效应则明显减小。综上所述，模型评估结果很大程度上取决于所使用的CO2、太阳及火山活动的辐射强迫序列。随着全球气候模式的不断发展，准确评估火山活动的气候效应和客观区分自然与人为强迫因子的影响，依赖于一个适合当代模式且具有较高时空精密度的火山活动序列。

Lamb［18］最早利用历史记录、辐射观测、温度和喷发体积等资料建立了火山灰尘幕指数（DVI）。之后，Mitchell，Lamb，Robock［19-23］等先后对 DVI进行了补充和改进。Newhall等［24］和 Self等［25］依据火山喷发的强度、扩散程度和破坏性等11个特征参数建立了火山爆发指数（VEI），并由 Simkin等［26-27］进行了补充更新。Sato等［17］分别利用 1850—1882年，1882—1979年，1979—1990年期间的火山灰尘幕体积、光学特性及卫星观测等不同代用资料重建了过去150年火山活动的大气光学厚度（AOD）序列。Stothers［28-29］分别利用太阳热力（pyrheliometric）和恒星消逝（stellar extinction）等天文测量结果，重建了1861—1960年和1961—1978年期间气溶胶光学厚度序列。这些序列的重建增进了人们对历史火山事件的了解和定量认识，但同时也存在一定的缺陷［30］。如 DVI和 Sato［17］序列采用了不同代用资料，缺乏时间序列上的一致性；温度等气候资料的使用容易引起序列在应用于气候响应研究时的循环推理质疑；VEI主要表征火山爆发强度等地质特征，与其气候效应（如喷发物中的硫含量等）的直接关联性较低；还有，这些指数所使用的代用资料一定程度上都是建立在人类直接观测的历史记录基础之上，不但具有主观性，而且容易导致发生在人类社会早期以及南半球等人迹罕至的地区火山事件被遗漏。

与湖泊或珊瑚沉积芯、树轮、孢粉、历史记录等其他记载过去气候环境变化信息的介质相比，极地冰芯因其保真性好、分辨率高、记录时间长等特性，为火山气溶胶序列的重建提供了比较客观、持续的代用资料［31］。火山气溶胶扩散到南北两极后以干湿沉降的方式降至地表，日积月累就逐渐变成冰盖的一部分。由于火山沉积物导致极地冰雪中的溶度显著增加，通过测定各冰芯的电导率或化学成分，可以客观地重现大气中火山气溶胶通量的历史记录。本文就以下三方面加以介绍：基于两极冰芯重建历史火山活动的研究进展，重建工作面临的问题和挑战，以及未来南北极冰芯钻探与研究工作如何更好地应用火山灰重建火山活动长序列，及其气候效应的模拟评估研究。

1 基于极地冰芯的火山活动序列重建

冰芯因其时间序列长（可达几十万年）、分辨率高（可达到年甚至季节或月）、保真性高（低温环境、人类活动干扰少）等特性，在研究火山活动时有其他代用资料所无法比拟的优势。冰芯中记载的火山气溶胶信息指标包括电导率（ECM或DEP）、SO2－4浓度、H＋浓度等。20世纪 70年代 Hammer［32］率先利用格陵兰冰芯重建了过去200年的历史火山活动，开启了利用极地冰雪中的火山沉积物信号研究历史火山活动的先河。Legrand和Delmas［33］首次分析了南极洲冰芯中的火山硫酸盐记录，并重建了过去220的火山活动序列-冰川火山指数（GVI）。随后，一系列的冰芯［33-42］先后被钻取并应用于火山喷发物或其他大气组成和气候要素的历史研究中。火山信号分析方法也从20世纪80年代的电导率识别法，90年代的硫酸根（或非海盐硫酸根NSS）浓度识别法，发展到如今的连续流分析技术结合离子色谱（CFA-IC）的方法。这不但使得分析速度加快，而且使得火山信号的分辨率也有了不断地提高［43］。同时，近年来非质量硫同位素的分馏效应检测法应用，为区分通过平流层或对流层传输的火山气溶胶提供了方法［43-45］。

从20世纪80年代至今，在利用冰芯中沉积物重建历史火山活动的研究方法上，也经历了由单个冰芯，到南极与格陵兰冰芯的耦合对比，再到综合利用多个冰芯的发展过程。如 Zielinski［16］通过分析GISP2冰芯中的SO24－通量，恢复了过去2 100年喷发性火山活动所导致的大气光学厚度变化历史。Jiang等［46］、Ren等［7］和周丽娅等［47］依据其他冰芯的火山标志层结合积累率计算，分别重建了东南极Dome A、DT401、DT263过去 2 840年、2 680年和780年的火山活动历史。然而，冰盖上的火山沉积物的通量大小与火山喷发源到极地冰盖的距离密切相关。发生在极地附近的火山活动通常比发生在低纬度地区同样规模的火山活动导致更多的沉积物，而基于单一冰芯的重建研究较难区分两者的不同。因此高纬度地区的小型火山喷发可能由于在冰芯中显示的信号较大而被误认为是低纬地区发生的大型火山活动，导致对其气候效应的评估可能被放大。Langway等［34，48］对比分析了3组南极和 3组格陵兰冰芯记录，发现其中的NSSSO2－4浓度峰值对应的年层具有非常好的一致性，因而提出，在假设同时（或间隔1—2年）出现在两极的沉积物源自同一低纬度火山活动的前提下，可利用两极的冰芯数据来重建大型火山活动的历史记录。同理，Sigl等［9］利用格陵兰的NEEM S1深冰芯和南极的WDC06A深冰芯重现了全球过去2 000多年的火山活动历史。另一方面，由于受温度、风的传播、地形及干湿沉降等局地气候因素的影响，同一火山活动的硫酸沉积物在不同冰芯中的通量记录存在较大差异［30，46，49］。如1815年印度尼西亚的Tambora火山事件在西南极Siple Station的沉积通量为133 kg·km－2，而在东南极Plateau Remote的沉积通量仅为前者的 1／6（22.4 kg·km－2）。在对比8组来自格陵兰和5组来自南极冰盖的冰芯数据后，Robock和 Free［30］发现每两组冰芯数据间的相关性都较低，而当一定数量的冰芯数据同时使用时，则可以较好地减少冰芯间差异的影响，火山信号明显突出。综合利用这13组冰芯数据，研究者们重建了过去150年的火山活动记录。Robertson［50］利用6组两极冰芯数据把序列重建推到过去500年。Crowley［11］利用两组格陵兰岛冰芯-GISP2和Crete-的通量记录，结合Langway等［48］对两极冰芯的对比研究结论，恢复了过去1 000年的火山活动历史。这几组序列为20世纪末至21世纪初火山活动的气候效应研究工作提供了研究基础。然而，这些序列都以南或北半球的总通量为单位，无法满足现代气候模型影响评估对火山气溶胶纬度和季节分布的要求。

为满足全球气候模式对高精密度的火山气溶胶序列的要求，Ammann等［51］通过对比14组两极冰芯中火山信号的时间及大小，并结合一个平流层大气传播的经验模型，重建了过去1 150年具有一定纬度和季节分辨率的火山气溶胶序列。Crowley等［52-53］综合21组（6组格陵兰＋15组南极）冰芯数据，利用1991年Pinatubo火山事件的卫星观测结果进行转换计算，重建了过去1 200年的以10天为单位在 0—30°N、30°N—90°N、0—30°S、30°S—90°S四个纬度带上的火山气溶胶通量序列。这两套基于多个冰芯的序列，在一定程度上减少了基于单组或少数几组冰芯的火山信号提炼和强度估算的误差，并在一定程度上提高了时空分辨率。Gao等［54］综合利用54组（22组格陵兰＋32组南极）冰芯数据，在考虑了火山沉积物在冰盖的空间差异基础上，恢复了过去1 500年南北半球及全球平流层的火山气溶胶总通量历史（图1）；同时结合非局部扩散模式［55］，建立了一套以月为时间单位，以纬度10°、海拔500 m为空间单位的火山气溶胶辐射强迫序列IVI2（图2）。由于建立了比以往其他重建多两倍多的冰芯数据，IVI2把序列的不确定性从两倍降到了40%—45%［54］。

图1 IVI2中过去1 500年全球平流层火山气溶胶的时间序列［54］（数据可在美国大气海洋局国际数据中心网址下载 ftp：／／ftp.ncdc.noaa.gov／pub／data／paleo／climate＿forcing／volcanic＿aerosols／gao2008ivi2／ivi2totalloading501-2000.txt）Fig.1.Total stratospheric volcanic sulfate aerosol injection for the past1 500 years in global［54］

2 极地冰芯重建历史火山活动序列研究中的问题和挑战

针对极地冰芯中火山气溶胶的特性，主要通过基于冰芯样品酸度的电导率识别法和基于硫酸根）的硫酸根浓度识别法来识别火山信号以重建历史火山活动序列，详见姜苏等［43］。利用极地冰芯气溶胶记录重建大气中历史火山活动序列可能面临如下问题：（1）非火山来源的酸或碱的干扰，尤其是的干扰；（2）ECM监测对环境温度的依赖性；（3）低纬度和中高纬度火山活动的区分；（4）对于火山气溶胶从平流层到极地冰盖的传播途径认识有限；（5）干湿沉降过程的随机性；（6）风的再分配作用；（7）定年的不确定性。

图2 IVI2中火山气溶胶（以1809年未知与1815年Tambora火山事件为例）的时空分布特征图［54］Fig.2.Spatial and temporal distribution of sulfate aerosol loading from 1809 Unknown and 1815 Tambora eruptions［54］

随着冰芯数量的不断增加和分析手段的逐步改进，部分问题逐渐得到改善和解决。以IVI2为例，信号提取过程中Loess滤波器的使用可以去除周期性来源的SO2－4的影响，加上仅限于SO2－4浓度记录的重建可以消除（1）的影响。基于两极的多个冰芯，尤其是高分辨率的冰芯记录，可以在一定程度上减少（3）和（7）的干扰作用；通过在较大范围内分析火山沉积物空间分布，计算其统计平均值，可以较为有效地降低（5）和（6）造成的不确定性［49］。本节针对上述几个典型问题的研究进展以及现存的挑战进行简要阐述。

火山沉积物的空间分布差异 同一火山事件在极地冰盖的沉积量因大气环流、冰盖地形及温度、干湿沉降及冰雪-大气相互作用等因素而存在显著差异［56-57］。利用 44组两极冰芯数据，Gao等［49］分析了过去1 000年中几次最大的火山气溶胶在各个冰芯中的沉积通量。结果显示同一事件在不同冰芯中沉积物通量的显著差异，如Laki火山（AD 1783）和Katmai（AD 1912）火山沉积物在格陵兰冰芯中存在35%的空间差异，而Tambora（AD 1815）火山沉积物在格陵兰和南极冰盖中有50%的空间分布差，充分说明了利用尽可能多的冰芯数据的重要性。结合GISSModel E模式，该研究系统分析了极地冰盖中火山沉积物的空间分布特征，发现不同火山事件在极地冰盖上存在相似的空间分布特征，并且跟这些地区的雨（雪）的积累率呈线性相关。总体而言，火山灰在南极半岛和东南极沿海地区的沉积量普遍较多，在西南极的沉积量也基本高于平均值，而在横贯南极山脉的东北部则普遍较少（图3）。在格陵兰冰盖上，火山灰在冰盖南部、西部沿海以及格陵兰山脉西面沉积普遍较多，而在格陵兰北部内陆地区以及格陵兰山脉的东北地区积累则较少。利用单一或少数几个冰芯数据重建火山记录，应该考虑空间差异造成的不确定性。通过与大范围内火山事件沉积通量的平均值的对比分析和加权计算，可以增加单个冰芯结果的代表性，同时减少基于多冰芯的长序列重建工作中由于冰芯数目的减少带来的不确定性。

冰芯定年的不确定性 定年是冰芯研究的基础。通过定年，可以明确一个钻取点的基准年代剖面和时间尺度，确定针对某些特殊古气候或古环境事件的采样频率；也可以确定冰芯中特定火山事件的年份，建立完整的冰芯气候环境序列。冰芯定年方法主要包括水分子中的 δ18O、海盐离子、Ca2＋、Mg2＋、等尘埃离子作为季节性参数数年法，以及放射性核试验尘埃与火山沉积物等参考层法，有时空气气泡和化学物质中氧和其他元素的同位素也被测定用来做综合分析。其中火山标志层法因为没有像季节性参数对高沉积率的要求，而且在近几百年历史中有一系列的大型火山事件都有确切的年度记载，被广泛应用于冰芯研究中。如最近刚被探明发生源的Samalas（印度尼西亚，AD1257）、Huaynaputina（秘鲁，AD1600）、Tambora（印度尼西亚，AD1815）、Krakatoa（印度尼西亚，AD1883）、Agung（印度尼西亚，AD1963）和 Pinabuto（菲律宾，AD1991）火山活动都是被广泛应用南北极冰芯定年的标志性火山事件［9，33，39，58-61］。对于格陵兰岛的冰芯，阿拉斯加的火山活动如Katmai（AD 1912）和冰岛的火山活动如 Hekla（AD 1104）、Eldgjá（AD 934±2）和 Laki（AD 1783）提供了额外的参考年，从而进一步降低定年的不确定性［9，40，48］。除了上述事件，13世纪中叶和15世纪中叶的两次著名火山事件（即常被称为“1259年未知名”和“1453年Kuwae”的火山事件）也常常被作为建立或验证冰芯时间序列的参考。然而，15世纪中叶的这次事件在不同的冰芯中被定年为公元1450年到公元1462年不等［7，62］，是一个备受关注但仍存在较大争议的事件［9，60，63-64］。更多来自于高积累率地区、可通过季节性变化的离子等纪年的冰芯记录将有助于解答这一争议。由上述可见，13世纪之前的火山标志层非常稀少，给公元0—1000年及更早期冰芯及其信号的定年带来困难。另外，在某些冰芯中确定的火山事件也被用于标定其他冰芯中火山信号的年份，这一方面弥补了久远时间段因缺乏历史记录而无法定年的不足，同时也降低了不同冰芯的时间表之间的独立性。

图3 Tambora火山灰在格陵兰（a）和南极大陆（b）的空间分布及与GISS模型模拟结果的比较［49］Fig.3.Comparison between the total Tambora sulfate deposition（kg·km－2）in Greenland（a）and Antarctic（b）ice core observations and in the GISS simulations［49］

低纬度和中高纬度火山喷发源的区分 定年的不确定性时常还伴随着对火山喷发源认知的局限性。如1257年的Salamas火山活动，该事件的沉积物信号最先于1980年在格陵兰冰芯中被报道［65］，随后陆续出现在各个南北极冰芯中［34，36，46，66］。其中GISP2冰芯记录［33］显示这是过去7 000年中最大的火山事件，并将其定年为公元1259年。值得一提的是，虽然在绝大多数两极冰芯中都留下了最大的沉积物记录，这次事件喷发源直到2013年才被证实发生在印度尼西亚［61］。在此之前的30多年中，一直都被假设为是一次发生在低纬度地区的具有全球气候效应的未知名火山活动，并作为各冰芯定年的标志层。由于事件所产生的气候及环境效应（据史料记载）明显低于其喷发规模［55］，因而常有研究质疑其为同时发生在南北半球中高纬度的火山事件的可能性。在此类无法判别低纬度或中高纬度火山喷发源的情况下，结合火山玻璃（tephra）及其来源的检测和验证［56］以及非质量硫同位素的分馏效应检测来识别平流层喷发火山的方法［45，67］，可为判别事件的喷发源提供依据。

3 结论与研究展望

作为气候变化的重要影响因子，历史火山活动的重建在准确区分和评估自然与人为引起的气候变化中起着重要的作用。极地冰芯远离局地尘埃来源和人类活动的干扰，故其火山沉积记录为重建工作提供了良好的条件。通过几十年努力，基于极地冰芯的历史火山活动研究取得较大的进展，冰芯数据从单组增加到几十组，时空覆盖率和分辨率不断提高，信号提取方法进一步改进，定年和空间差异等不确定性逐步降低。根据多数两极冰芯中火山沉积物重建的两套序列（IVI2和 Crowley［52］），被作为过去千年气候模型间第三次比较计划（PMIP3）唯一推荐使用的火山辐射强迫序列［68］，为气候变化的模拟和评估以及模式间的比较提供了数据基础。

另一方面，由于不同火山活动在极地的沉积量因事件发生地点、季节、当时大气环流、冰盖地形及温度、干湿沉降及风的作用下表面雪迁移重新堆积等因素不同而差异显著［66］；再加上不同的研究中使用的不同地点的冰芯及数量、火山信号提取方法、冰芯沉积物通量向大气中火山喷发物通量转化方法等差异，导致目前对部分尤其是缺乏历史记录的火山活动，甚至大型火山喷发的发生时间、地点的确定，及其喷发规模和气候效应的认识存在一定争议，还需进一步探索和改进现有研究方法。未来极地冰芯钻探与研究工作，可以从以下几个方面入手，促进人们对历史火山活动的认识：

（1）更多高分辨率、可以独立定年的冰芯记录，以提高对火山喷发时间的判断；

（2）更多来自东南极内陆、格陵兰北部及沿海地区的冰芯记录，以进一步提高空间覆盖率，降低空间分布差异的影响；

（3）更多涵盖过去2 000年甚至更早的深冰芯数据，以降低重建中因为冰芯数目减少带来的不确定性，同时把IVI2等序列重建向更早期延伸。

（4）针对特定年份层，开展火山玻璃、硫同位素等分析，有助于区分同时发生在高纬度和低纬度的火山事件。

（5）在火山序列重建和冰芯钻探与分析的基础上，增强对大气环流、不同区域气象条件、冰盖表面雪、冰-气相互作用及沉积后过程的研究。

1 Robock A.Volcanic eruptions and climate.Reviews of Geophysics，2000，38（2）：191—219.

2 李靖，张德二.火山活动对气候的影响.气象科技，2005，33（3）：193—198.

3 徐群.皮纳图博火山云对1992年大范围气候的影响.应用气象学报，1995，6（1）：25—42.

4 Wigley TM L.Climate variation on the 10-100-year time scale：Observations and possible causes／／Global Changes of the Past.Boulder，1991：83—101.

5 Zielinski G A，Mayewski PA，Meeker LD，etal.Record of volcanism since7000 B.C.from the GISP2 Greenland ice core and implications for the volcano-climate system.Science，1994，264（5161）：948—952.

6 Kurbatov A V，ZielinskiG A，Dunbar NW，etal.A 12，000 year record ofexplosive volcanism in the Siple Dome Ice Core，WestAntarctica.Journal of Geophysical Research：Atmospheres，2006，111（D12），doi：10.1029／2005JD006072.

7 Ren JW，Li C J，Hou SG，et al.A 2680 year volcanic record from the DT-401 East Antarctic ice core.Journal of Geophysical Research：Atmospheres，2010，115（D11），doi：10.1029／2009JD012892.

8 Ferris D G，Cole-Dai J，Reyes A R，etal.South Pole ice core record of explosive volcanic eruptions in the firstand secondmillennia A.D.and evidence of a large eruption in the tropics around 535 A.D.Journal of Geophysical Research：Atmospheres，2011，116（D17），doi：10.1029／2011JD015916.

9 SiglM，McConnell JR，Layman L，etal.A new bipolar ice core record of volcanism from WAISDivide and NEEM and implications for climate forcing of the last2000 years.Journal of Geophysical Research：Atmospheres，2013，118（3）：1151—1169.

10 Bertrand C，LoutreM F，Crucifix M，etal.Climateof the lastmillennium：a sensitivity study.Tellus Series A Dynamic Meteorology and Oceanography，2002，54（3）：221—244.

11 Crowley T J.Causes of climate change over the past1000 years.Science，2000，289（5477）：270—277.

12 Ammann CM，Meehl G A，Washington W M，et al.Amonthly and latitudinally varying volcanic forcing dataset in simulations of20th century climate.Geophysical Research Letters，2003，30（12）：591—594，doi：10.1029／2003GL016875.

13 李晓东，王绍武，黄建平.火山活动对气候影响的数值模拟研究.应用气象学报，1994，59（1）：90—97.

14 Lean J，Beer J，Bradley R.Reconstruction of solar irradiance since1610-implications for climate-change.Geophysical Research Letters，1995，22（23）：3195—3198.

15 Bard E，Raisbeck G，Yiou F，et al.Solar irradiance during the last1200 years based on cosmogenic nuclides.Tellus B，2000，52：985—992.

16 Zielinski G A.Stratospheric loading and optical depth estimates of explosive volcanism over the last2100 years derived from the Greenland Ice Sheet Project2 ice core.Journal of Geophysical Research：Atmospheres，1995，100（D10）：20937—20955.

17 Sato M，Hansen JE，McCormick M P，et al.Stratospheric aerosol optical depths，1850—1990.Journal of Geophysical Research，1993，98（D12）：22987—22994.

18 Lamb H H.Volcanic dust in the atmosphere；with a chronology and assessment of itsmeteorological significance.Philosophical Transactions of the Royal Society A：Mathematical，Physical＆Engineering Sciences，1970，266（1178）：425—533.

19 Mitchell Jr JM.A preliminary evaluation of atmospheric pollution as a cause of the global temperature fluctuation of the past century／／Singer SF.Global Effects of Environmental Pollution，1970：139—155，doi：10.1007／978-94-010-3290-2＿15.

20 Lamb H H.Supplementary volcanic dust veil index assessments.Climate Monitor，1977，6：57—67.

21 Lamb H H.Update of the chronology of assessments of the volcanic dust veil index.Climate Monitor，1983，12：79—90.

22 Robock A.Internally and externally caused climate change.Journal of Archaeological Science，1978，35（6）：1111—1122.

23 Robock A.Volcanoes and climate／／Climate and Geo-Sciences：A Challenge for Science and Society in the 21st Century.Kluwer，Dordrecht，1989：309—314.

24 Newhall CG，Self S.The volcanic explosivity index（VEI）an estimate of explosivemagnitude for historical volcanism.Journal of Geophysical Research：Oceans，1982，87（C2）：1231—1238.

25 Self S，Rampino M R，Barbera JJ.The possible effects of large 19th and 20th Century volcanic eruptions on zonal and hemispheric surface temperatures.Journal of Volcanology and Geothermal Research，1981，11（1）：41—60.

26 Simkin T，Siebert L，McClelland L，et al.Volcanoes of theworld：A regional directory，gazetteer，and chronology of volcanism during the last10，000 years.Pennsylvania：Hutchinson Ross Publishing，1981：232.

27 Simkin T，Siebert L.Volcanoes of the World.Tucson，AZ：Geoscience Press，1994：349.

28 Stothers R B.Major optical depth perturbations to the stratosphere from volcanic eruptions：Pyrheliometric period，1881—1960.Journal of Geophysical Research：Atmospheres，1996，101（D2）：3901—3920.

29 Stothers R B.Major optical depth perturbations to the stratosphere from volcanic eruptions：Stellar extinction period，1961—1978.Journal of Geophysical Research，2001，106（D3）：2993—3003.

30 Robock A，Free M P.Ice coresasan Index of global volcanism from 1850 to the present.JournalofGeophysical Research：Atmospheres，1995，100（D6）：11549—11567.

31 李传金，任贾文，秦大河，等.火山活动的气候影响及其冰芯记录研究进展.冰川冻土，2012，34（4）：863—876.

32 Hammer C U.Past volcanism revealed by Greenland ice sheet impurities.Nature，1977，270（5637）：482—486.

33 Legrand M，Delmas R J.A 220-year continuous record of volcanic H2SO4in the Antarctic ice sheet.Nature，1987，327（6124）：671—676.

34 Langway Jr C C，Clausen H B，Hammer C U.An inter-hemispheric volcanic time-marker in ice cores from Greenland and Antarctica.Annals of Glaciology，1988，10：102—108.

35 Mayewski P A，LyonsW B，Spencer M J，etal.An ice-core record ofatmospheric response to anthropogenic sulfate and nitrate.Nature，1990，346（6284）：554—556.

36 Moore JC，Narita H，Maeno N.A continuous 770-year record of volcanic activity from East Antarctica.Journal of Geophysical Research：Atmospheres，1991，96（D9）：17353—17359.

37 Delmas R J，Kirchner S，Palais JM，etal.1000 years of explosive volcanism recorded at the South Pole.Tellus Series BChemicaland PhysicalMeteorology，1992，44（4）：335—350.

38 Zielinski G A，GermaniM S，Larsen G，etal.Evidence of the Eldgjá（Iceland）eruption in the GISP2 Greenland ice core：relationship to eruption processes and climatic conditions in the tenth century.The Holocene，1995，5（2）：129—140.

39 Cole-Dai J，Mosley-Thompson E，Thomason L G.Annually resolved southern hemisphere volcanic history from two Antarctic ice cores.Journal of Geophysical Research：Atmospheres，1997，102（D14）：16761—16771.

40 Bigler M，Wagenbach D，Fischer H，etal.Sulphate record from a northeastGreenland ice core over the last1200 yearsbased on continuous flow analysis.Annals of Glaciology，2002，35（1）：250—256.

41 Mosley-Thompson E，Mashiotta T A，Thomson L G.High resolution ice core records of late Holocene volcanism：Current and future contributions from the Greenland PARCA cores／／Robock A，Oppenheimer C.Volcanism and the Earth’s Atmosphere.Geophys.Monogr.Ser..Washington，D.C.：American Geophysical Union，2003：153—164.

42 Dixon D，Mayewski PA，Kaspari S，et al.A 200 year sub-annual record of sulfate in West Antarctica，from 16 ice cores.Annals of Glaciology，2004，39（1）：545—556.

43 姜苏，李院生，马红梅，等.极地冰芯中火山记录的研究进展，极地研究，2011，23（4）：338—345.

44 Savarino J，Romero A，Cole-Dai J，et al.UV induced mass-independent sulfur isotope fractionation in stratospheric volcanic sulfate.Geophysical Research Letters，2003，30（21）：2131，doi：10.029／2003GL018134.

45 Cole-Dai J，Ferris D，Lanciki A，et al.Cold decade（AD 1810—1819）caused by Tambora（1815）and another（1809）stratospheric volcanic eruption.Geophysical Research Letters，2009，36（22），L22703，doi：10.1029／2009GL040882.

46 Jiang S，Cole-Dai J，Li Y S，etal.A detailed 2840 year record of explosive volcanism in a shallow ice core from Dome A，East Antarctica.Journal of Glaciology，2012，58（207）：65—75.

47 周丽娅，李院生，Cole-Dai J，等.东南极780年来DT263冰芯中的火山喷发记录研究.科学通报，2006，51（16）：2189—2197.

48 Langway Jr CC，Osada K，Clausen H B，et al.A 10-century comparison of prominent bipolar volcanic events in ice cores.Journal of Geophysical Research：Atmospheres，1995，100（D8）：16241—16247.

49 Gao CC，Oman L，Robock A，et al.Atmospheric volcanic loading derived from bipolar ice cores：accounting for the spatial distribution of volcanic deposition.Journal of Geophysical Research：Atmospheres，2007，112（D9），D09109，doi：10.1029／2006JD007461.

50 Robertson A，Overpeck J，Rind D，et al.Hypothesized climate forcing time series for the last500 years.Journal of Geophysical Research：Atmospheres，2001，106（D14）：14783—14803.

51 Ammann CM，Joos F，Schimel D S，etal.Solar influence on climate during the pastmillennium：Results from transient simulationswith the NCAR Climate System Model.Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America，2007，104（10）：3713—3718.

52 Crowley T J，Zielinski G，Vinther B，et al.Volcanism and the little ice age.PAGESNewslett，2008，16：22—23.

53 Crowley T J，Unterman M B.Technical details concerning development of a 1200-yr proxy index for global volcanism.Earth System Science Data Discussion，2012，5（1）：1—28.

54 Gao CC，Robock A，Ammann C.Volcanic forcing of climate over the past1500 years：An improved ice core-based index for climatemodels.Journal of Geophysical Research：Atmospheres，2008，113（D23），D23111，doi：10.1029／2008JD010239.

55 Grieser J，Schonwiese C D.Parameterization of spatio-temporal patterns of volcanic aerosol induced stratospheric optical depth and its climate radiative forcing.Atmósfera，1999，12（2）：111—133.

56 秦大河，Zielinski G A，Germari M S，等.南极洲Nelson冰帽排钻冰芯内的火山灰与冰川物质平衡.中国科学B辑，1994，24（7）：779—784.

57 杨兴国，秦大河，秦翔.冰川／积雪－大气相互作用研究进展.冰川冻土，2012，34（2）：392—402.

58 Cole-Dai J，Mosley-Thompson E，Wight SP，etal.A 4100-year record of explosive volcanism from an East Antarctica ice core.Journal of Geophysical Research：Atmospheres，2000，105（D19）：24431—24441.

59 Sommer S，Wagenbach D，Mulvaney R，etal.Glacio-chemical study spanning the past2 kyr on three ice cores from Dronning Maud Land，Antarctica：2.Seasonally resolved chemical records.Journal of Geophysical Research：Atmospheres，2000，105（D24）：29423—29433.

60 Plummer C T，Curran M A J，van Ommen TD，etal.An independently dated 2000-yr volcanic record from Law Dome，East Antarctica，including a new perspective on the dating of the c.1450s eruption of Kuwae，Vanuatu.Climate of the Past Discussion，2012，8：1567—1590.

61 Lavigne F，Degeai JP，Komorowski JC，etal.Source of the great A.D.1257 mystery eruption unveiled，Samalas volcano，Rinjani Volcanic Complex，Indonesia.PNAS，2013，110：16742—16747.

62 Li Y S，Cole-Dai JH，Zhou L Y.Glaciochemical evidence in an East Antarctica ice core of a recent（AD 1450—1850）neoglacial episode.Journal of Geophysical Research：Atmospheres，2009，114（D8），D08117，doi：10.1029／2008JD011091.

63 Gao C C，Robock A，Self S，etal.The 1452 or1453 A.D.Kuwae eruption signal derived from multiple ice core records：Greatest volcanic sulfate event of the past700 years.Journal of Geophysical Research：Atmospheres，2006，111（D12），doi：10.1029／2005JD006710.

64 Cole-Dai J，Ferris D G，Lanciki A L，et al.Two likely stratospheric volcanic eruptions in the 1450s C.E.found in a bipolar，sub-annually dated 800-year ice core record.Journal of Geophysical Research：Atmospheres，2013，118：7459—7466.

65 Hammer C U.Acidity of polar ice cores in relation to absolute dating，past volcanism，and radio echoes.Journal of Glaciology，1980，25（93）：359—372.

66 Clausen H B，Hammer CU，Hvidberg C S，etal.A comparison of the volcanic records over the past4000 years from the Greenland Ice Core Project and Dye 3 Greenland Ice Cores.Journal of Geophysical Research：Oceans，1997，102（C12）：26707—26723.

67 BaroniM，Savarino J，Cole-Dai J，et al.Anomalous sulfur isotope compositions of volcanic sulfate over the lastmillennium in Antarctic ice cores.Journal of Geophysical Research：Oceans，2008，113（D20），D20112，doi：10.1029／2008JD010185.

68 SchmidtGA，Jungclaus JH，Ammann CM，etal.Climate forcing reconstructions for use in PMIP simulationsof the lastmillennium（v1.0）.Geoscientific Model Development，2011，4：33—45.