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火山爆发的威力

2018-09-04王晓茹

农村青少年科学探究 2018年6期
关键词:平流层火山爆发火山灰

○王晓茹

问号粉碎机:大型火山爆发就如地球大发雷霆,其释放出来的巨大能量不亚于原子弹爆炸的威力。而且有说法认为,大规模的火山爆发,不仅影响当地的环境,还会影响到全球气候。这是为什么呢?

在解答这个问题之前,我们先来回顾一下历史上几次大规模火山爆发的记载。1783年冰岛曾出现了两次火山大爆发,当时在法国南部,太阳升到地平线上17°时,人们一点儿看不到它。在英格兰,太阳升到地平线上20°,太阳的颜色呈古铜色。在此期间,意大利天空整天阴沉模糊,看不见一丝阳光。火山爆发的灰尘笼罩了整个西欧。

1815年4月5日,印度尼西亚的坦博拉火山爆发,是有记录以来最大规模的火山爆发。它不仅影响了当地的环境,还影响到全球气候。这场被评估为近万年来最强烈的火山喷发事件,不仅导致超过10万人丧生,更造成严重气候灾难。火山喷发次年,北半球许多地区遭遇了“无夏之年”,亚欧美洲多地在6月~8月出现霜冻、降雪,导致粮食大幅度减产。学者根据当时监测资料分析后发现,在1816年,全球气候约下降了0.4℃~0.7℃。在我国史料中,亦有当年农历八月“天气忽然寒如冬”的记载。

1915年,坦博拉火山再次爆发,隆隆的爆发声,连1750千米远的地方也能听得清清楚楚;熔岩喷出有40千米远,近万人死亡,火山灰进入高空,使第二年美国出现了历史上少有的冷年。那年美国不仅春、夏、秋都气温下降,而且6月下了雪,7月见到了霜,致使美国东北部的农作物颗粒不收。

1980年,圣海伦斯火山发生了4次大爆发,由烟灰组成的巨大蘑菇云迅速上升,宛如一次次氢弹爆炸。由于火山灰随着气流在天空移动,这一年我国长江流域出现了明显的冷夏,8月尤为反常,以上海为例,月平均温度只有24.8℃,比正常年份偏低3.0℃。

由此可见,火山爆发确实使一些地区气候变冷了。火山喷发为何会影响气候?这主要与其喷发时释放的物质有关。当一座火山爆发时,它会将火山灰和气体喷射到高空,它们共同散射和吸收太阳辐射,减少到达对流层和地表的太阳辐射,造成地表温度下降。

火山爆发使一些地区气候变冷首先是由于大量的火山灰源源不断地送入大气层,火山灰飘浮在平流层以上形成火山尘幕,厚度可达0.5千米~3千米,并能在对流层、平流层游荡1年~2年,从而使一些地区的太阳辐射热量减少10%~30%。这种被喷射到天空中、直径小于2毫米的碎石和矿物质粒子,其中一部分很快会随风雨降落到地面,而另一部分则进入高空,并在对流层、平流层游荡多年,厚度有时会超过一千米。

其次是火山喷发时释放的气体,火山气体主要包括水蒸气、二氧化碳、二氧化硫、硫化氢、氯化氢和氟化氢,其次还有少量的一氧化碳、氢气、氧气、氮气、溴化氢、碘化氢等。其中,二氧化硫与大气中或火山喷出的水蒸气发生光化学反应,在平流层形成硫酸气溶胶。这些硫酸气溶胶能在大气圈滞留数月至数年。由于硫酸盐气溶胶可以长期漂浮于平流层,而火山灰尘幕却因重力沉降较快脱离平流层,所以SO2气体含量多少对火山活动的气候效应影响较大,SO2气体含量多则形成的硫酸盐气溶胶浓度大,在平流层滞留时间长,气候效应就显著;SO2气体含量少则形成的硫酸盐气溶胶浓度低,在平流层滞留时间短,气候效应相对减弱。

在强烈火山喷发活动后,火山灰及硫酸气溶胶笼罩在天空,被称为自然界的“核冬季”,大量太阳辐射被其反射,热量难以抵达近地面。此外,火山灰在高空进一步被氧化,亦能转化为气溶胶。气溶胶颗粒又是形成云层冰晶和水滴的凝结核,这也导致火山灰影响之处十分容易形成云、雨,天气多阴雨,天空中云多、水滴多,显然减弱了太阳辐射热量。同时,该过程也会吸收大量太阳辐射。正是因为太阳辐射被大量反射或吸收,在强烈火山喷发活动后的1年~2年,地表会出现明显的降温现象,尤其是在夏季最为明显,有时这一效应会持续数年。

英国开放大学的文森特等模拟了欧洲历史上最大规模的一次火山喷发——1783年冰岛拉齐火山喷发产生的酸雨后认为,火山喷发所产生烟雾中的颗粒,及其形成的大量云层能将太阳光反射回宇宙,可以使地球在一两年里气温下降。火山喷发对气候还有另外一个间接的影响:源自火山喷发产生的硫酸可以大量减少大气层中温室气体。由此产生的最极端的结果就是导致地球在未来的十年或者是更长的时间内气温下降。

2003年,《自然》杂志发表了布拉得·亚当斯研究团队的报告,该团队利用在两极冰芯中的火山灰粉尘、树木年轮、珊瑚生长情况等,分析气候突变与1649年以来几次强烈火山喷发活动的关系,发现强烈火山喷发会使全球温度在喷发后至少3年内出现下降。距今最近的一个例子在1991年,菲律宾皮纳图博火山喷发造成全球平均气温下降了约0.5℃,原本持续上升的气温曲线出现短时期的“谷区”,直到1994年才恢复上升趋势。

而考古学家和古气候学家则带来更加骇人听闻的研究成果。意大利博洛尼亚国家地质与地球物理研究所研究员科斯塔表示,距今3.9万年前,坎皮佛莱格瑞火山的一次强烈喷发释放了约45万吨二氧化硫。这次喷发恰逢一个小冰期,这使得“火山严冬”影响巨大,可能直接导致南欧尼安德特人灭绝。

耶鲁大学某研究团队在《自然·通讯》上的一篇论文则指出,公元前30年的一次强烈火山喷发是古埃及托勒密王朝倾覆的原因之一。喷发导致的降温改变了热带辐合带附近的季风活动,进而导致尼罗河流域降水减少。粮食大量减产使古埃及各地爆发叛乱,王朝最终土崩瓦解。

那么,阿贡火山喷发也会导致降温效应吗?2017年10月,美国加州大学伯克利分校的气候学家齐克·霍斯法瑟曾预测,如果其他气候因素发挥积极作用,这次喷发将在2018年至2023年间减缓全球变暖进程,约使全球平均气温下降0.2℃。阿贡火山最近一次“苏醒”是在1963年,喷发后数年内全球气温也呈现了下降趋势。

此外,火山喷发对气候还会产生其他影响。中国科学院地质与地球物理研究所研究员郭正府表示,喷发活动释放的大量有毒氟化物、氯化物对于周边地区居民是致命的;一次喷发活动释放的二氧化碳等温室气体虽然总量有限,但连续多次喷发释放的温室气体会长期滞留在大气层内,因而在短暂降温效应后,气候将再次变暖;喷发的硫化气体也会导致多地出现酸雨灾害。

本期问题:近视是现代很多人,尤其是学生都会遇到的问题,而老花眼几乎是每个中老年人都会遇到的问题。有一种说法:年轻的时候近视,等老了就不会花眼了。这种说法对吗?

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——赫库兰尼姆
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