作者:辛雨 来源:中国科学报 发布时间:2022/1/20 12:59:00
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“人造火山喷发”能为地球降温吗

 

从最新的风云四号B星火山灰云合成方案制作的云图上看,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分离,并逐渐向西扩散,目前已经影响到澳大利亚本土。经分析,这部分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。(中国气象局供图)

近日,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1到2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。

火山喷发导致全球降温?

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,有三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),我国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1到2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”能为地球降温吗?

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。

 
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