科普丨为何汤加火山不会使全球降温，但可能短期影响天气

　　科学家已经知道，汤加火山喷发不太可能会像以往的大型火山爆发那样对全球气候产生暂时的降温效应。

西蒙·卡恩(Simon Carn)在美国当地时间1月18日发布的推文
　　密歇根理工大学地质与采矿工程科学教授、火山学家西蒙·卡恩(Simon Carn)在1月18日发布推文称，“处于平流层的火山灰云继续在澳大利亚上空向西漂移，并已到达东印度洋。随着二氧化硫转化为硫酸气溶胶，二氧化硫量正在缓慢减少。”
据央广网，中国气象局也发布了汤加火山最新监测视频，从最新的FY-4B火山灰云合成方案制作的云图动画上看，火山灰云中的大部分矿物颗粒物质在火山爆发点周围徘徊，并逐渐沉降，同时火山云团中逐渐有浅绿色云团在分离。经分析，浅绿色云团主要是由火山灰云中的酸性气体（如二氧化硫）等组成，并逐渐向西扩散。
FY-4B火山灰云合成方案制作的云图动画，视频来自中国气象局(00:24)
　　卡恩曾表示，本次汤加海底火山爆发产生的二氧化硫气体仅有40万吨，预计500百万吨才会对全球气候产生影响。并且只有大气中二氧化硫的密度是当前的5至10倍时，全球气候才会产生一定变化。
而目前，二氧化硫量的逐渐减少，意味着汤加火山爆发对全球气候的影响愈加式微。
外国科学家对此表示，尽管汤加火山爆发几乎是30年来世界上最大的一次火山爆发，但不太可能对全球气候产生暂时的降温效应。除非汤加火山再次喷发，并以同样强烈的水平持续喷发(但这被认为是不可能的)，否则不会对全球产生降温效应。
不过，汤加火山爆发可能还是会对世界上部分地区的天气造成短期的影响，并可能对无线电传输造成轻微干扰，其中包括全球定位系统所使用的无线电传输。
此次火山爆发使汤加这个太平洋岛国笼罩在火山灰之中，并被海水淹没。爆发所产生的冲击波，以及它所引发的不寻常的海啸，都将使科学家们对此展开长期研究。
汤加火山爆发，不仅使太平洋产生剧烈海啸，科学家在大西洋、加勒比海和地中海等多地也发现了海啸。
“这并不意味着我们没有认识到火山爆发和海啸，”加州洪堡州立大学(Humboldt State University)地球物理学名誉教授Lori Dengler说，“但我们现在拥有一系列现代仪器来见证它，这确实是前所未有的。”
汤加火山的爆发给这座岛国带来了大量危险的火山灰，首都努库阿洛法也未曾幸免，经历了海啸。
汤加政府称这是“前所未有的灾难”，但目前难以确定全国范围的损失。因为火山喷发切断了海底通讯电缆，火山灰笼罩迫使机场关闭。
而在汤加以外的地方，火山喷发的威力依旧是显而易见的。卫星照片显示，一团直径数百英里的由灰尘、岩石、火山气体和水蒸气组成的云团，还有一团较窄的云团冲入了大气层将近32千米。
1991年菲律宾皮纳图博火山爆发，图片来自Alamy
　　火山学家将其与1883年印度尼西亚喀拉喀托(Krakatau)火山的灾难性爆发和最近的一次大规模爆发——1991年菲律宾的皮纳图博(Pinatubo)火山爆发，进行了比较。
1991年，皮纳图博火山仅爆发几天，就向平流层或上层大气释放了大约2000万吨的二氧化硫气体。气体与水借机结合，形成气溶胶粒子，这些气溶胶粒子反射、散射了部分太阳光线，使它们不会射向地面。这使得大气在数年内的温度下降了约半摄氏度。
这一降温原理也正是备受争议的“地球工程”的运作机制：利用飞机或其他手段不断向平流层注入二氧化硫，从而有意地使地球降温。
新西兰奥克兰大学(University of Auckland)火山学家沙恩·克罗宁(Shane Cronin)说，汤加火山的喷发“堪比皮纳图博火山的喷发高峰”。他曾研究过皮纳图博火山的早期喷发。
但汤加火山的喷发只持续了约10分钟，随后几天，卫星传感器测量到仅约40万吨的二氧化硫进入平流层。“（汤加火山）二氧化硫的释放量比皮纳图博火山的要少很多。”加州大学伯克利分校的地球科学教授Michael Manga说道。
汤加火山，图片来自路透社
　　为何汤加火山极具爆发威力，释放的二氧化硫气体却出乎意料地少呢？
克罗宁解释，火山爆发的威力与位置相关。汤加海底火山在水下约152米。当超热的熔岩或岩浆撞击到海水时，水立即化为蒸汽，将爆炸威力成倍扩大。如果汤加火山在海底埋得更深些，水压或许就能阻止爆炸。
因此，汤加火山在水中较浅的位置创造了完美的条件，可以使爆炸加剧。
英国巴斯大学(University of Bath)的大气物理学家Corwin Wright说，这次爆炸在大气中产生的冲击波是迄今为止探测到的最不寻常的冲击波之一。卫星数据显示，冲击波远远超出了平流层，高达96.5千米，并以每小时965.6公里的速度向全世界扩散。
“我们看到了一个巨大的冲击浪，这是我们20年来所有的数据中最大的浪。”Wright说，“我们从未见过能有东西这样笼罩住地球，更别说是火山喷发了。”
当爆炸威力将大量空气向外和向上飞速转移，一旦进入大气层时，就产生了冲击波。但是重力会将它下拉。随后再次上升，这种上升和下降的振荡不断循环，就形成了从爆炸源向外移动的高压和低压交替波。
Wright表示，虽然冲击波发生在高空，但它可能会对接近地表的天气产生短期影响，可能会通过影响高空急流来间接影响地表天气。同时由于冲击波如此之高，它也可能会对无线电传输和全球定位系统卫星的信号产生轻微影响。 科学家推测，大气压力波也可能在这次不寻常的海啸中发挥了作用。
海啸是由水的快速移动引起的，通常是由岩石和土壤的移动引起。巨大的水下断层在地震中移动时会引发海啸。
火山喷发也会引发海啸。在这种情况下，水下爆炸和火山口的坍塌可能导致了位移。或者，火山的一侧可能由于不稳定而坍塌，导致了位移。
但科学家说，这只能解释淹没汤加当地的海啸为何出现。曾在太平洋海啸预警中心工作过的夏威夷大学马诺阿分校研究员Gerard Fryer说，通常情况下“人们会认为能量会随着距离的增加而衰减。”
但这次火山爆发在日本、智利和美国西海岸都引发了与汤加当地几乎一样规模的海啸，并持续了好几个小时，最终在世界其他地方也引发了小型海啸。
这表明，当压力波穿过大气层时，可能对海洋产生了影响，导致海洋也发生了振荡，引发海啸。
但研究人员表示这只是一种可能的解释。分析相关数据仍需要几周至几个月的时间，最终人们才能了解到汤加火山巨大威力背后的真相。

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