紅星深度 |“煽動翅膀的蝴蝶”：一場火山爆發，如何影響全球？
↑1990年4月21日，美國阿拉斯加州Redoubt火山爆發衝破對流層頂，將火山灰和氣溶膠注入平流層。
當地時間1月15日下午，南太平洋島國湯加的洪阿哈阿帕伊島火山發生大規模爆發，此後該國與外界“失聯”。目前，澳大利亞等國已派機前往湯加評估損失，按照澳太平洋事務部部長澤德·塞塞利亞的說法，初步報告顯示，火山噴發和海嘯沒有在湯加造成大規模傷亡。
紐西蘭奧克蘭大學的火山學家克羅寧（Shane Cronin）指出，這是湯加過去30年來最大的火山爆發之一，“橫向蔓延範圍廣，產生的灰燼多”。本次爆發是這座火山“千年一遇”的大規模爆發之一。他解釋道，大規模火山爆發大約每1000年發生一次，上一次是在公元1100年。而1月15日的爆發似乎正好符合一次“大規模爆發”的時間表。
根據全球水位監測資料顯示，這場火山爆發引發的越洋海嘯影響了整個太平洋沿岸地區，堪稱攪動了近半個地球。還有一些人推測，此次火山噴發可能還會對全球氣候產生持續影響。
據科學研究，歷史上火山大爆發造成的“風雲突變”對歷史程序和人類命運有著深刻影響。此次火山爆發會成為“煽動翅膀的那隻蝴蝶”麼？對此，有科學家指出，迄今為止其釋放規模相對來說還太小。
全球20座超級火山
200多年僅出現11次大規模噴發
據估算，此次洪阿哈阿帕伊島（Hunga Tonga-Hunga Ha‘apai）火山爆發釋放的能量大概相當於1000顆廣島原子彈。“中國氣象愛好者”發文稱，種種跡象表明，這場火山爆發的強度很可能達到了“火山爆發強度指數”（VEI）5級的上端，甚至有可能達到VEI6級，或是1991年菲律賓皮納圖博以來，全球最強的一次火山爆發。
超級火山爆發是地球上最猛烈的自然事件之一。公開資料顯示，“火山爆發強度指數”（VEI）分為0到8級，VEI5級以上屬於非常強烈的爆發。
據外媒報道，目前，全球已知的超級火山大約有20座，其中最著名的是美國黃石火山。歷史上，黃石火山曾發生過兩次VEI8爆發，大約在210萬年前和64萬年前。而從19世紀至今的200多年間，全球VEI5級及以上的火山爆發僅出現過11次，不包括此次的洪阿哈阿帕伊島火山爆發。
↑19世紀以來，全球VEI5級及以上的火山噴發僅出現過11次。圖據“中國氣象愛好者”
其中，最強的一次是1815年印尼坦博拉火山爆發，達到了VEI7級，相當於50000顆廣島原子彈的能量。此後，近一個多世紀以來全球最強的火山爆發是1991年的菲律賓皮納圖博火山爆發，達到VEI6級。1月15日洪阿哈阿帕伊島火山爆發，是1991年後全球最強的一次火山爆發。
一項今年3月發表於《地球物理研究快報》（Geophysical Research Letters）上的最新研究，透過對84000年前瓜地馬拉洛斯喬科約（Los Chocoyos）超級火山爆烈式噴發對地球大氣層的影響研究，揭示了超級火山爆發時究竟會發生什麼，尤其是對全球氣候的影響。
研究人員指出，超級火山的爆發可以暫時改變熱帶平流層的風況，從而引發全球各地氣候的改變。而一場大規模超級火山爆發對全球氣候的影響，或能持續長達數十年之久。
影響①
削弱臭氧層 催生“無夏之年”
據報道，洛斯喬科約超級火山爆發是史上最近的一次VEI8級噴發，火山爆發點形成了如今的火山湖阿蒂特蘭湖，並被三個錐形火山——阿蒂特蘭、託利曼和聖佩德羅環繞。這些火山都是在爆發後形成的，至今依然活躍。
研究人員在瓜地馬拉高地的多個地點以及太平洋、墨西哥灣甚至大西洋深海岩心的海洋沉積物中都發現了火山灰。根據對火山灰層化學成分的分析發現，火山爆發會向大氣中釋放大量的硫、氯和溴。這些物質一旦進入平流層，需要很長的時間才能沉降至地面。因此，如果數量足夠，這些物質就能使地球降溫，並扼殺拉尼娜現象。
基於洛斯喬科約斯火山爆發，研究人員使用現代氣候模型模擬了其對氣候的影響，包括向大氣中排放的大量氣體和火山灰氣溶膠的影響。結果表明，超級火山爆發的影響或將持續長達數十年，並使地球表面降溫。
↑洛斯喬科約超級火山爆發後形成的阿蒂特蘭火山湖。
研究指出，一次類似洛斯喬科約斯的超級火山爆發足以直接將火山硫和鹵素送入平流層，導致硫酸液滴的形成和臭氧層損耗。在平流層中上層，臭氧消耗導致冷卻降溫，並在爆發後的前5年加劇。在熱帶地區，這種冷卻將持續長達10年，直到鹵素和臭氧恢復正常水平。研究人員發現，臭氧層將會因為大氣化學的這種變化而崩潰，全球臭氧層平均減少了80%。
該研究的第一作者、挪威氣象研究所的研究員Hans Brenna說：“這種規模的臭氧減弱可能導致火山爆發後的頭五年紫外線輻射增加550%，可能對人類和生物圈產生非常嚴重的潛在影響。”
“中國氣象愛好者”發文寫道，1815年印尼坦博拉火山爆發是19世紀以來的最強火山爆發。隨後的1816年，歐洲、北美便出現了著名的“無夏之年”，我國史書上也有氣候異常的記載。而1991年的皮納圖博火山爆發，也對全球氣溫造成了影響，令其比正常值偏低0。3-0。5攝氏度。
影響②
擾亂大氣風向 對全球氣候影響可持續數十年
值得注意的是，這項研究還發現，火山爆發導致平流層中硫酸液滴的形成和臭氧層損耗，還會影響大氣輻射和動力學，進而擾亂和中斷“準兩年週期振盪（QBO）”，即熱帶平流層風向的交替變化，並引發全球各地的氣候改變。
QBO通常在冬季影響北半球的季風降水和大氣環流，QBO東風位相年經常與更突然的變暖相一致，導致西風環流減弱，北歐和美國東部出現寒冬。而QBO西風位相年往往伴隨著強烈的西風環流，美國東部暖冬，北歐溫和、潮溼、多風暴的冬季。不僅如此，QBO已被證明會影響大西洋颶風季節的颶風頻率。
而厄爾尼諾-南方濤動（ENSO），即發生於赤道東太平洋地區的風場和海面溫度的震盪，也與QBO存在關係。ENSO是海洋上表現出的厄爾尼諾-拉尼娜的轉換，高位象表現為偏暖的厄爾尼諾，低位象則呈現出偏冷的拉尼娜，這種自由震盪具有2-7年的準週期，是影響全球年際氣候異常最顯著的熱帶太平洋強訊號。研究指出，超級火山爆發可能與之有類似的影響。
“中國氣象愛好者”也在分析中提到，作為近30年最強的火山爆發之一，洪阿哈阿帕伊島火山爆發會帶來一些氣候影響。南半球中高緯度地區的氣候將首當其衝，火山爆發點在ENSO監測區附近，警惕火山爆發透過海氣遙相關作用，影響風海流，甚至在拉尼娜轉中性趨勢上加把火，催生厄爾尼諾。
上述研究作者、奧斯陸大學的氣象學教授Kirstin Krüger說：“根據我們的模型模擬，洛斯喬科約斯這樣規模的火山噴發將導致QBO中斷10年。QBO的變化在火山噴發後4個月開始，異常東風持續5年，然後是異常西風，之後才恢復到QBO的正常狀態，但週期略長。”
“根據模擬結果，臭氧水平和氣候要恢復到爆發前的水平，分別需要15年和30年。北極地區海冰面積快速增加，隨後從北緯60°至北冰洋地區的海洋熱量傳送減少，這將使地球表面降溫的長期效應得以維持。這種效應持續長達20年。”奧斯陸大學的氣象學教授Kirstin Krüger說。
影響③
改變人類歷史的“
蝴蝶效應
”
全球氣候“風雲突變”，對人類的影響不言而喻。科學家們指出，如果回看歷史，就會發現這些氣候變化與全球人類的命運始終相互交織。
2015年，一篇發表於《自然》雜誌上的研究指出，過去2500年火山爆發的時間及導致的氣候變化，與歷史上有充分記錄的政治、社會和軍事動盪的時間恰好吻合。他們指出，火山爆發是六世紀歐亞大陸及中美洲主要流行病、饑荒和社會經濟動盪的催化劑。
1815年4月至7月，印尼坦博拉火山持續噴發，成為世界有文字記載以來規模最大的一次火山爆發。大量的火山灰進入大氣，遮住了太陽光的能量，全球性的低溫迅速席捲了歐洲、美洲和亞洲。
↑太空中可以看到的坍塌的印尼坦博拉火山。
1815年6月7日，一場暴雨讓拿破崙在滑鐵盧慘敗。那時，沒有人知道，這場改變歐洲命運的大雨，源自千里之外的印尼。
不僅僅是歐洲大陸的歷史，在這次火山爆發導致的長達15年的全球氣候波動期裡，乾旱、暴風雨、六月飛雪，北半球出現的一系列極端天氣事件，徹底改寫了世界近代史。
據歷史資料記載，印尼坦博拉火山爆發導致全球平均溫度在此後一兩年下降大約0。4至0。7攝氏度。而1816年，則是成為自1400年以後，北半球最寒冷的一年。
暴雨沖毀了農田，夏季飛雪讓農作物絕收，從歐洲到美國，人們的生活飢寒交迫。位於新英格蘭的阿爾弗雷德村的村史這樣記載，1816年“無夏之年”，又被稱為“飢餓之年”。不僅如此，陰雨連綿的夏季，讓霍亂從班加羅爾一路傳播到了莫斯科，愛爾蘭爆發了傷寒，數十萬人死亡。
飢寒交迫之下，美國大規模人口西遷，改變了其農業結構，西部成為主要產糧區。在歐洲，愛爾蘭人與德國人大規模向美洲遷徙，掀起了第一次移民高潮。眾多移民湧入和西部大開發，加快了美國發展程序。
糧食危機之下，歐洲國家加快了向外擴張的步伐。這一年，英屬印度東北地區的種植業被寒冬破壞後，農民們不得不嘗試種植罌粟，也是這一年，經濟受重挫的英國國王喬治三世尋求擴張轉嫁危機，派遣使團訪華，意圖開啟中國市場，被拒絕後轉而走私罌粟，最終在多年後引爆了鴉片戰爭。
而在更久遠的公元前43年，阿拉斯加奧克莫克火山爆發，讓整個北半球陷入了長達10年的低溫之中，促使遠在幾千公里之外的埃及托勒密王朝覆滅，加速了羅馬共和國向羅馬帝國的過渡，成為君主專制國家。
2020年，全球20名自然科學家、歷史學家、考古學家在共同撰寫的論文中指出，這場超級火山爆發帶來了潮溼和寒冷的氣候，導致作物歉收、饑荒和疾病，加劇了社會動盪，並在這個西方文明的關鍵時刻，促成了遠在幾千公里之外的地中海地區的政治格局重組。
湯加火山爆發
會成為“煽動翅膀的那隻蝴蝶”嗎？
那麼，此次洪阿哈阿帕伊島火山爆發是否會成為“煽動翅膀的那隻蝴蝶”呢？
外媒報道稱，儘管有人推測此次火山爆發釋放的物質可能會產生類似的效果，但一些專家指出，本次爆發迄今為止的釋放規模相對來說還太小。密歇根理工大學教授西蒙·卡恩在推特上寫道，到目前為止，二氧化硫釋放量還不算極端，“它需要達到5到10倍的密度才能開始產生可測量的氣候影響。”
美國羅格斯大學環境科學系教授艾倫·羅伯克也指出，冷卻地球所需的二氧化硫量十分巨大，“火山噴發將至少1000（千噸）或更多的二氧化硫注入平流層，才會對氣候產生影響”。而衛星測量顯示，最近一次噴出的二氧化硫為40萬噸，僅有1991年皮納圖博火山爆發影響的1/50，即平均降溫0。01攝氏度。
“中國氣象愛好者”也解釋道，目前南半球正值盛夏，低緯平流層吹強東風。由於南北半球高空風環流相對獨立，短期內，進入平流層的火山灰主要往西移動覆蓋南半球，對北半球影響有限。平流層火山灰對地面氣候產生影響通常需要數月時間。若後續無大規模爆發，以目前的量級而言，對全球氣溫變化難以形成直接干預。
不過，專家們一致指出，目前需要監測的是，是否會出現持續的火山爆發，“因為我們無法知道這次爆發什麼時候會結束。” “中國氣象愛好者”今天上午訊息稱，目前斐濟的地震波形監測確實在明顯增強，已經接近1月15日大爆發前的水平，確實需要警惕湯加火山再次爆發。
紅星新聞記者 徐緩
編輯 張尋
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