2006年5月13日,位于印尼首都雅加达以东约400公里的墨拉比火山开始爆发。墨拉比火山是太平洋“火山环”中最危险的一座火山,它上一次爆发是在1994年,喷发的高热烟尘造成66人死亡。在1930年,墨拉比火山爆发更造成约1300人死亡。
大规模火山活动会对全球与区域气候造成严重影响。强火山爆发后一般会在全球范围内出现不同程度的降温,引起局地降水异常,并有可能在部分地区造成暖冬现象;同时,火山爆发还可能破坏臭氧层,进而对全球和区域气候产生重要影响。
一、历史上的大规模火山爆发事件
每年全球都会发生数十次不同规模的火山爆发事件。近50多年来,世界上共发生了4次火山爆发指数(VEI)在5级以上的大规模火山爆发,它们分别是1963年3月印尼的阿贡火山、1980年5月美国的圣海伦火山、1982年3月墨西哥的厄尔奇冲火山和1991年6月菲律宾皮纳图博火山爆发,其中1991年6月菲律宾皮纳图博火山爆发是20世纪最强的一次。过去250年来较大规模的火山爆发主要有5次,包括1783年冰岛的拉卡吉嘎火山、1815年印尼的坦博拉火山、1883年印尼的喀拉喀托火山、1902年危地马拉的圣玛莉火山和1912年美国阿拉斯加的卡特迈火山爆发,其中1815年印尼的坦博拉火山喷发是有史以来最大的一次火山喷发,其VEI指数达到了7级,1991年强烈喷发的皮纳图博火山与1883年的喀拉喀托火山喷发强度相当,但仅为1815年的坦博拉火山的15%。
二、火山爆发对气候变化的影响
火山活动是气候变化的重要自然因子,历史上发生的多次火山爆发对全球与区域气候造成了重要影响。火山爆发时喷射出大量的火山灰和火山气体,除了对当地气候造成极大影响外,火山灰和火山气体经过大气氧化后形成的硫酸盐气溶胶能够到达平流层高度,这些火山物质可以显著的反射太阳辐射,导致其下层的大气冷却,因此强火山爆发后一般会在全球范围内出现不同程度的降温现象。
早在18世纪80年代,美国科学家富兰克林就指出,1783~1784年北美和欧洲一带出现的异常冷夏可能与1783年冰岛的拉卡吉嘎火山爆发有关;1815年的坦博拉火山爆发使得1816年在美国以及欧洲被称为“没有夏天的一年”,该年春季及夏季都出现了结霜的现象;同年亚洲地区的气候也出现了异常,中国的农业收成因恶劣气候而减少,海南岛1815/1816年冬天出现了干冷气候,半数的树木因而死亡;在台湾地区,1815年新竹、苗栗皆出现“十二月雨雪,冰坚寸余”,1816年彰化“冬十二月有冰”。云南省1815-1817年发生了长达三年的大饥荒,有研究认为其主要原因是由于坦博拉火山喷发造成了云南地区的夏秋低温,进而导致了水稻、荞麦等主要农作物的大幅欠收。1816年左右的低温现象在我国东部大片地区也均有发生,说明了这一次的降温绝不仅仅是局部地区的气候现象。
观测表明,近百年来主要的火山爆发活动期主要集中在1880-1920年和1960-1991年,火山喷发导致的平流层气溶胶增加及其辐射效应是造成近百年来全球气候变化的重要因素,如在1880-1920年期间三次6级以上的火山爆发均使全球平均地表气温下降了0.3-0.6℃。20世纪最强的1991年菲律宾皮纳图博火山爆发造成了全球地表平均气温大约下降了0.5℃,使连续上升的全球地表平均气温曲线出现了短时期的谷区,直到1994年才恢复了上升的趋势。相关研究表明,1991年的皮纳图博火山爆发对1992年我国夏半年气温的影响也较为明显,夏秋季节出现了大范围气温偏低现象,东北至内蒙地区和长江下游地区都出现了不同程度的夏季冷害。现有资料分析结果表明,我国长江下游、东北地区以至全国大范围的异常冷夏(秋)大多出现在火山喷发后1-2年。
虽然种种迹象表明,火山活动能够引起降水异常,但火山活动对降水的影响与对气温的影响相比要弱得多。虽然火山活动喷发出的大量水汽有利于形成局地降水,但如果火山灰的含量过高,则可能导致凝结核过饱和,引起降水量的减少。从全球尺度上看,火山爆发对降水变化的影响主要是通过火山灰影响太阳辐射,间接地改变大气环流形态,从而引起降水量及其空间分布的变化。全球气候模式模拟结果表明,在大规模火山爆发后的1-2年内,热带地区降水会减小。研究发现,1982年厄尔奇冲火山爆发后,非洲萨赫勒地区的降水减少,干旱加剧。
平流层增温是火山活动对气候影响的另一个重要方面。1982年厄尔奇冲火山爆发后,全球平流层平均温度增加了1℃左右,这一增温持续了约2年之久。1991年Pinatubo火山爆发造成的平流层增温也持续了2年左右,但增温幅度达到了2℃左右。
火山爆发之后还常常会在部分地区造成暖冬的出现,如1982年厄尔奇冲火山爆发后,不仅俄罗斯地区冬季变暖,北美洲东北部地区气温也在增加,北欧和美国出现了较强的暖冬。
火山爆发的累积效应可以在更长的时间尺度上影响气候变化。一系列的火山爆发会使长期内反射太阳辐射增加,造成年代际尺度上的降温。当火山活动期结束之后,气候将再次变暖,如在1912-1963年的50年之内基本上没有大规模的火山活动,全球气候较为温暖。气候模式的模拟表明,火山活动和太阳活动是造成小冰期气候的两个最重要的自然因子。
另外,火山爆发喷发出的气溶胶除影响地球温度变化外,火山喷发后形成的气溶胶也是破坏臭氧层的重要因子,并被一些研究认为是南极等地上空“臭氧层空洞”形成的原因。如1991年皮纳图博火山爆发后,在中纬度地区观测到了臭氧的减少。
总之,火山爆发会对全球和区域的气候产生重要的影响。目前中国气象局国家气候中心正在对当前全球、亚洲和中国区域的气候实施严密监测,以及时了解全球和区域气候异常。