地球上幾乎沒有什么力量比一次大型火山爆發(fā)更強(qiáng)大了。威力最大時(shí)，火山會(huì)將數(shù)百萬(wàn)噸阻擋陽(yáng)光的粒子“注入”大氣層，使地球冷卻近5年，危及農(nóng)作物，導(dǎo)致“無(wú)夏年”。最近的一次是1991年菲律賓皮納圖博火山爆發(fā)，導(dǎo)致全球氣溫暫時(shí)下降0.5℃。

然而，越來(lái)越明顯的是，人類驅(qū)動(dòng)的氣候變化正在改變這些巨大的力量。現(xiàn)在，一項(xiàng)新研究表明，溫室氣體的增加將有助于大型火山噴發(fā)產(chǎn)生的羽流噴射得更高、傳播得更快、反射更多陽(yáng)光，導(dǎo)致更加突然和極端的降溫。

在人類開始改變地球的進(jìn)程之前，火山是最大的氣候因素之一。從長(zhǎng)期看，它們從地球內(nèi)部釋放出二氧化碳，導(dǎo)致氣候變暖。但在短期內(nèi)，它們的含硫氣體經(jīng)常與水發(fā)生反應(yīng)，形成一種被稱為硫酸鹽的高反射粒子，從而引發(fā)全球降溫。

1991年皮納圖博火山爆發(fā)導(dǎo)致全球氣溫驟降

反過(guò)來(lái)，氣候?qū)鹕揭灿泻艽蟮挠绊?。在這項(xiàng)新研究中，英國(guó)劍橋大學(xué)地球物理學(xué)家Thomas Aubry和同事將理想化的火山噴發(fā)與全球氣候模型相結(jié)合，模擬了在歷史條件下以及到2100年——地球預(yù)計(jì)會(huì)迅速變暖的情況下，中型和大型火山噴發(fā)出的羽流的反應(yīng)。

研究人員發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)相互抵消的趨勢(shì)。正常情況下，每年只有一兩次中等規(guī)模的火山噴發(fā)穿過(guò)對(duì)流層到達(dá)平流層，當(dāng)高反射粒子擴(kuò)散到平流層時(shí)，它們會(huì)導(dǎo)致全球降溫。但當(dāng)對(duì)流層變暖時(shí)，它的高度就會(huì)膨脹，最終使平流層遠(yuǎn)離火山噴發(fā)的范圍。

“這就好像世界各地的標(biāo)準(zhǔn)籃筐突然升高了幾英寸，讓得分變得更加困難。”未參與這項(xiàng)研究的美國(guó)羅格斯大學(xué)新布倫瑞克分?；鹕綄W(xué)家Benjamin Black說(shuō)。

然而，隨著皮納圖博這般規(guī)模的火山爆發(fā)，情況發(fā)生了變化。到2100年，地球溫度將升高6℃——這一增幅與政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）最新報(bào)告中最壞預(yù)測(cè)相符，對(duì)流層的高度將增加1.5公里，但是超大規(guī)模的噴發(fā)仍能穿透平流層。研究人員報(bào)告稱，與目前的氣候相比，那時(shí)火山氣體到達(dá)的地方更高，傳播速度更快，降溫效果放大了15%。

由于溫室氣體在地球表面吸收熱量，平流層正在冷卻，尤其是其上層。這使得空氣在這層大氣中更容易上下混合。根據(jù)該團(tuán)隊(duì)的模型，到2100年，這種混合將有助于火山羽流比以前高出約1.5公里。此外，氣候變暖將加速平流層的主要風(fēng)型，導(dǎo)致高反射的火山顆粒在聚合成更大粒子前，就在上層大氣中更快地?cái)U(kuò)散到兩極。而粒子越小，反射的光就越多。

未參與這項(xiàng)研究的美國(guó)國(guó)家大氣研究中心大氣化學(xué)家Michael Mills說(shuō)，中等規(guī)模的噴發(fā)可能不再到達(dá)平流層這一事實(shí)是“有趣和重要”的。新模型中發(fā)現(xiàn)的許多趨勢(shì)——平流層變冷、對(duì)流層上升和環(huán)流加速，已經(jīng)在現(xiàn)實(shí)世界中出現(xiàn)。但Mill補(bǔ)充說(shuō)，新模型模擬的粒子增長(zhǎng)是否反映了現(xiàn)實(shí)世界中的情況，仍不確定。

Aubry說(shuō)，事實(shí)上，這項(xiàng)研究提出的問(wèn)題比它回答的問(wèn)題更多。首先，它只研究了熱帶地區(qū)的火山噴發(fā)，而不是那些更接近于平流層的兩極地區(qū)的火山噴發(fā)。而且，很難說(shuō)是大型火山的降溫作用增加還是小型火山的降溫作用減弱，最終會(huì)對(duì)氣候產(chǎn)生更大的影響。“我的直覺是，大型火山噴發(fā)效應(yīng)將占主導(dǎo)地位?！彼a(bǔ)充說(shuō)。