“人造火山喷发”

位于汤加首都努库阿洛法以北约65公里处的洪阿哈阿帕伊岛火山1月14日和15日喷发。图片|新华社

今年1月，南太平洋岛国汤加火山剧烈喷发，这可能是30年来全球规模最大的一次海底火山喷发。

从1月15日风云四号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。

汤加岛屿火山喷发后，关于“火山喷发会改变全球气候”，乃至“受益于火山喷发，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一到两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。

资料显示，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;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。

汤加岛屿火山处于低纬度地区。中国气象科学研究院气候与气候变化研究所研究员祝从文介绍，近100年来，有3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），我國除东北和新疆以外大部分地区气温偏低。此外，拉尼娜的发生对当年我国除青藏高原以外地区冬季气温同样起到致冷作用。

祝从文表示，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，能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。

“不过需要注意的是，这个因果关系若成立，还必须考虑一个重要因素——量级。”祝从文强调。

美国国家航空航天局Aura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。

祝从文表示，一系列研究表明，火山喷发一般会对未来一到两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。因此，他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”能降温吗

如果火山喷发有降温作用，那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，中国社会科学院生态文明研究所研究员陈迎表示反对：“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。”

她补充说，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。

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。

浙江大学地球科学学院大气科学系教授曹龙介绍，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。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。

曹龙介绍，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。

曹龙坦言，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。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，还要大力加强研究不同地点和时间实施不同SRM方法对全球和区域气候影响究。

与引起1816 年“无夏之年”的坦博拉火山爆发相比，中科院大气物理所副研究员魏科认为，汤加火山喷发量级差距巨大，如果后期没有更强的爆发，此次火山爆发对全球气候的影响非常有限。

目前，这场爆发于南太平洋的火山喷发已经搅动了近半个地球。那么，此次喷发为何会如此猛烈？接下来还会发生高强度喷发吗？

此次火山喷发位于无人居住的洪阿哈阿帕伊岛，距离汤加首都努库阿洛法以北约65公里。喷发于当地时间1月14日开始，在1月15日下午第二次剧烈喷发。

喷发发生后，包括日本、斐济等国家，以及美国夏威夷、阿拉斯加和太平洋沿岸在内的大部分环太平洋地带都发布了海啸警报。美国地质勘探局估计，这次火山爆发引发了一次相当于5.8级的地震。

“此次喷发规模相当大。” 火山研究专家、中科院院士刘嘉麒说，火山从海底喷发穿过四五千米深的海洋到达地表后，火山灰还能升到20多公里的高空，又引起比较强烈的地震和较大范围的海啸。“如果在地面喷发，火山灰甚至可能达到40公里的高空。”

刘嘉麒表示，此次火山喷发是1991年菲律宾皮纳图博火山（火山喷发指数VEI达到6级）爆发以来，地球上发生的最强火山喷发。尽管如此，在他看来，其强度或能达到5级，仍达不到6级。“否则，整个岛屿可能会被掀掉。”他说。

过去100年，洪阿哈阿帕伊岛海底火山活动十分活跃，曾经历多次喷发，不断塑造着岛屿面貌。

就在此次大规模喷发之前，该海底火山在2021年12月20日还曾喷发过一次，火山灰达到16公里的高度，喷发过程持续至12月21日凌晨左右逐渐减弱。

根据相关媒体报道，此次喷发之后，基本上位于北部的整个岛屿都沉入海底，还使得2014年形成的新岛屿沉入海面以下。

这一地带的海底火山缘何频繁喷发呢？对此，刘嘉麒解释，这与其所处的地质环境有着很大的关系。首先，这一带附近有着“地球第二深”的汤加海沟——深达10882米，仅次于马里亚纳海沟，是岩浆、火山和地震活动比较活跃的地方;同时，其附近多岛屿，地质构造比较活跃，作为汤加—克马德克群岛火山弧的一部分，地震、火山经常发生;另外汤加又处在太平洋板块跟大洋洲板块交界处，板块互相碰撞俯冲，也是引起火山喷发和地震的一个重要因素。

与引起1816年“无夏之年”的坦博拉火山爆发相比，中科院大气物理所副研究员魏科认为，汤加火山喷发量级差距巨大，如果后期没有更强的爆发，此次火山爆发对全球气候的影响非常有限。

值得注意的是，大规模火山喷发对气候的影响不仅仅局限于全球温度，也会对热带海温分布状态有所影响，还可能产生其他的环流影响。“从统计上讲，火山爆发有助于厄尔尼诺的发展。由于目前处于拉尼娜状态，因此可能会有助于拉尼娜的消退。但统计规律并不一定适合每一次的火山过程，还需要后续的观察和分析。”魏科说。

刘嘉麒也认为，此次火山喷发对于气候环境和生态产生的影响只是局部的、短时间的。他指出，历史上的相关影响大都不是某一局部火山喷发造成的，而更可能发生在大火山省喷发的情况下。“比如200多万平方公里的西伯利亚大火山省，或是我国峨眉山五六十万平方公里的大火山省喷发，会对气候环境和生态产生一些大的影响。”他说。

“火山喷发通常是间歇性的，但也有连贯性。这个地区这么大的喷发规模，不会马上完全静止。”刘嘉麒表示，一方面，对于一座海底火山来说，目前能了解的仅是水面以上的情况，海底未到达水面的小规模喷发无法监测。另一方面，现在到达水面以上的喷发仅过了三四天，不可能完全静止。

“有的时候它会先释放一些能量，蓄积一段时间的能量后继续喷发。”刘嘉麒说，“如果条件具备，像1月15日这么大规模的喷发也并非不可能。但一般这种概率比较小，因为它已经释放了比较多的能量。”

中科院地质地球所副研究员孙春青也向本报表示，由于岩浆房内部储存的大量能量和物质已被释放，因此尽管不能排除其可能性，但大规模喷发概率不大。

根据中国自然资源部海啸预警中心最新监测结果，中国沿海海域于1月16日凌晨监测到海啸波，其中浙江石浦站最大海啸波幅约20厘米，其余潮位站海啸波幅均小于15厘米。此次喷发过程未对中国沿岸造成灾害性影响。

如果发生进一步喷发是否会影响到我国沿海地区呢？在刘嘉麒看来，我国不大可能遭受此次喷发带来的海啸的影响，因为我国大部分沿海地区有岛弧链阻挡。不过，海南、台湾以及浙江、福建等有着裸露海岸线的地区可能受到大规模海啸的波及，因此应加强防范。

◎ 來源|中国科学报