小火山噴發(fā)為地球降溫
或可解釋過去15年全球變暖間斷原因

從2000年開始，小火山噴發(fā)已經(jīng)減緩了溫室氣體排放造成的全球變暖過程。圖片來源：NASA

一項新研究顯示，小火山噴發(fā)在2000年至2013年間大幅度減緩了全球變暖進程。一些被噴發(fā)到大氣層中的微小顆粒（即氣溶膠）將太陽光反射回太空，從而使全球平均溫度降低了0.05攝氏度至0.12攝氏度。隨著溫室氣體大氣濃度的增加，這一冷卻效應(yīng)代表了這一時期內(nèi)預(yù)期25%至50%的升溫幅度，科學(xué)家認(rèn)為，這一發(fā)現(xiàn)有助于解釋所謂的全球變暖在過去15年中的間斷。

美國博爾德市科羅拉多大學(xué)大氣科學(xué)家Brian Toon表示：“這是一篇非常重要的論文?！毖芯咳藛T的這一發(fā)現(xiàn)“有助于我們理解在過去的十多年中，地球為何沒有像氣候模型預(yù)測的那樣變暖”。

科學(xué)家早就知道大型火山噴發(fā)造成的冷卻效應(yīng)——這些地質(zhì)活動會將大量光散射氣溶膠噴發(fā)到平流層中。例如，菲律賓的皮納圖博火山在1991年6月噴發(fā)后的幾個月里，使地球的溫度冷卻了十分之幾攝氏度。

但劍橋市麻省理工學(xué)院大氣科學(xué)家David Ridley指出，科學(xué)界對于小火山噴發(fā)的冷卻效應(yīng)一直存在巨大爭論。這是因為科學(xué)家曾假設(shè)小火山噴發(fā)的大部分氣溶膠并不能越過對流層，而所有的天氣過程均發(fā)生在那里，并且這里的自然過程能夠迅速清理大氣中的微粒。

Ridley說，正是基于此，科學(xué)家一般都會忽略高度低于15千米的衛(wèi)星數(shù)據(jù)。他強調(diào)，這是因為這些層位中的個別液滴或冰粒會使計數(shù)器產(chǎn)生混淆。

在熱帶地區(qū)，平流層與對流層的邊界大約在15千米的高度。但Ridley指出，在溫帶和極地地區(qū)，這一邊界大約只有10千米的高度。這便在較低平流層中留下了一個5千米厚的缺口——具有冷卻氣候作用的氣溶膠會存在于此，但卻并不會出現(xiàn)在衛(wèi)星數(shù)據(jù)中。

因此，Ridley及其同事從其他渠道搜集了數(shù)據(jù)。其中一些來自位于北半球的用于探測大氣的4個地基激光站點。通過測量激光被反射回地球的數(shù)量，研究人員能夠估算不同高度的氣溶膠濃度。由高空氣球和衛(wèi)星采集的數(shù)據(jù)則有助于對激光測量結(jié)果進行反復(fù)核對。同時，一個測量到達(dá)地面的光線總量的全球傳感器網(wǎng)絡(luò)，使得科學(xué)家能夠了解在不同的高度有多少輻射被大氣氣溶膠反射回太空。

最終，研究小組的分析表明，較低的平流層實際上包含了大量未被計算在內(nèi)的來自小火山噴發(fā)的氣溶膠。采自日本筑波附近一處站點的數(shù)據(jù)顯示，大約1/3的平流層氣溶膠——大部分來自于小火山噴發(fā)——位于15千米以下。而俄羅斯托木斯克附近的一處站點則發(fā)現(xiàn)，平均而言，大約一半的平流層氣溶膠位于15千米的下方。

研究人員將在即將出版的《地球物理學(xué)研究快報》上報告這一研究成果。Ridley說，在這些較低的平流層中，氣溶膠濃度會在火山噴發(fā)后升高，之后再減少。

新澤西州新布倫瑞克市羅格斯大學(xué)氣候科學(xué)家Alan Robock表示：“他們的發(fā)現(xiàn)很有意義，進行量化是非常重要的?！彼f，科學(xué)家只有更好地確定氣候的自然影響，他們才能更好地理解人類活動造成的影響。

Toon指出，然而這種小火山噴發(fā)造成的冷卻效應(yīng)并不能完全解釋自上世紀(jì)90年代末期以來地球平均氣溫升高出現(xiàn)的延遲現(xiàn)象?？茖W(xué)家越來越相信，其余大部分丟失的熱量進入了深海水域。科學(xué)家懷疑這種冷卻效應(yīng)的另一個來源是源自東亞地區(qū)的工業(yè)氣溶膠。

無論如何，Robock認(rèn)為，科學(xué)家應(yīng)該開發(fā)出一系列用于測量平流層氣溶膠的新的傳感器或分析技術(shù)。其中的一些設(shè)備可以是天基的，或是安裝在高空氣球上。Robock強調(diào)，后一種類型的傳感器能夠直接測量氣溶膠的粒度分布情況，這將有助于研究人員更好地模擬它們所產(chǎn)生的氣候效應(yīng)。