湯加巨型火山噴發可能會擾亂未來幾年的天氣

Hunga Tonga-Hunga Ha'apai（簡稱Hunga Tonga）2022年1月15日爆發在太平洋湯加王國。它引發了海嘯，引發了警告橫跨整個太平洋盆地和向全球發送聲波多次。

發表一項新研究在雜志上氣候探討了這次火山噴發對氣候的影響。

我們的研究結果表明，火山可以解釋去年異常大的原因臭氧洞，以及 2024 年比預期更潮濕的夏季。

火山噴發可能會對未來幾年的冬季天氣產生揮之不去的影響。

冷卻的煙云

通常，火山的煙霧，特別是煙云中所含的二氧化硫，最終會導致地球表面在短時間內冷卻。

這是因為二氧化硫轉化為硫酸鹽氣溶膠，在陽光到達地表之前將陽光送回太空。這種陰影效果意味著表面會冷卻一段時間，直到硫酸鹽落回表面或被雨水淋掉。

洪加湯加的情況并非如此。

因為它是一座水下火山，洪加湯加產生的煙霧很少，但水蒸氣很多：1億-1.5億噸，或相當于60,000個奧林匹克游泳池.火山噴發的巨大熱量將大量的海水轉化為蒸汽，然后隨著火山噴發的力量射入大氣層。

所有這些水最終都進入了平流層：在地表以上約15至40公里之間的一層大氣層，由于太干燥，既不產生云也不下雨。

平流層中的水蒸氣有兩個主要影響。第一，它有助于破壞臭氧層第二，它是一種非常有效的溫室氣體。

在我們對火山噴發的觀察中，沒有先例可以知道所有這些水會對我們的氣候產生什么影響，以及會持續多久。這是因為測量整個平流層水蒸氣的唯一方法是通過衛星。這些火山自1979年以來才存在，當時沒有發生過類似于洪加湯加火山的噴發。

跟隨蒸汽

世界各地的平流層科學專家從火山噴發的第一天起就開始研究衛星觀測結果。一些研究側重于火山噴發的更傳統的影響，例如硫酸鹽氣溶膠的數量和它們在火山噴發后的演變，有的專注于水蒸氣的可能影響和有些包括兩者.

但沒有人真正知道平流層中的水蒸氣會如何表現。它會在平流層停留多久？它會去哪里？而且，最重要的是，當水蒸氣仍然存在時，這對氣候意味著什么？

這些正是我們著手回答的問題。

我們想了解未來，不幸的是，我們無法衡量這一點。這就是為什么我們求助于氣候模型，這些模型是專門為展望未來而設計的。

我們用相同的氣候模型進行了兩次模擬。在其中一個中，我們假設沒有火山噴發，而在另一個中，我們手動將相當于60,000個奧林匹克游泳池的水蒸氣添加到平流層中。然后，我們比較了兩個模擬，知道任何差異都必須是由于添加的水蒸氣造成的。

我們發現了什么？

這大臭氧空洞從 2023 年 8 月到 12 月，至少部分是由于 Hunga Tonga。我們的模擬幾乎提前兩年預測了臭氧空洞。

值得注意的是，這是我們預計火山噴發對臭氧空洞產生任何影響的唯一一年。到那時，水蒸氣剛好有足夠的時間到達南極洲上空的極地平流層，在以后的任何幾年中，都沒有足夠的水蒸氣來擴大臭氧空洞。

由于臭氧空洞一直持續到12月下旬，隨之而來的是臭氧空洞的積極階段。南方環形模式在 2024 年夏天。對于澳大利亞來說，這意味著夏季潮濕的可能性更高，這與大多數人對宣布的厄爾尼諾現象的預期完全相反。同樣，我們的模型預測了未來兩年的情況。

就全球平均溫度而言，這是衡量多少的指標氣候變化我們正在經歷，洪加湯加的影響非常小，只有0.015攝氏度左右。（這已由另一項研究.)這意味著我們難以置信的高溫現在已經測量了大約一年不能歸咎于洪加湯加火山噴發。

十年余下的顛覆

但是，在地球上的某些地區，有一些令人驚訝的持久影響。

對于澳大利亞的北半部，我們的模型預測到2029年左右的冬季將比往年更冷、更潮濕。對于北美，它預測冬天比往常溫暖，而對于斯堪的納維亞半島，它再次預測冬天比往常更冷。

火山似乎改變了一些波浪在大氣中傳播的方式。和大氣波負責高點和低點，這直接影響我們的天氣。

這里需要澄清的是，這只是一項研究，也是調查洪加湯加火山噴發可能對我們的天氣和氣候產生什么影響的一種特殊方式。像任何其他氣候模型一樣，我們的氣候模型并不完美。

我們也沒有包括任何其他影響，例如厄爾尼諾-拉尼娜周期。但我們希望我們的研究能夠激起科學的興趣，試圖了解平流層中如此大量的水蒸氣對我們的氣候意味著什么。

無論是證實還是反駁我們的發現，這還有待觀察——我們歡迎任何一種結果。

馬丁·朱克，大氣動力學講師，悉尼新南威爾士大學

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