小火山喷发为地球降温
或可解释过去15年全球变暖间断原因

从2000年开始，小火山喷发已经减缓了温室气体排放造成的全球变暖过程。图片来源：NASA

一项新研究显示，小火山喷发在2000年至2013年间大幅度减缓了全球变暖进程。一些被喷发到大气层中的微小颗粒（即气溶胶）将太阳光反射回太空，从而使全球平均温度降低了0.05摄氏度至0.12摄氏度。随着温室气体大气浓度的增加，这一冷却效应代表了这一时期内预期25%至50%的升温幅度，科学家认为，这一发现有助于解释所谓的全球变暖在过去15年中的间断。

美国博尔德市科罗拉多大学大气科学家Brian Toon表示：“这是一篇非常重要的论文。”研究人员的这一发现“有助于我们理解在过去的十多年中，地球为何没有像气候模型预测的那样变暖”。

科学家早就知道大型火山喷发造成的冷却效应——这些地质活动会将大量光散射气溶胶喷发到平流层中。例如，菲律宾的皮纳图博火山在1991年6月喷发后的几个月里，使地球的温度冷却了十分之几摄氏度。

但剑桥市麻省理工学院大气科学家David Ridley指出，科学界对于小火山喷发的冷却效应一直存在巨大争论。这是因为科学家曾假设小火山喷发的大部分气溶胶并不能越过对流层，而所有的天气过程均发生在那里，并且这里的自然过程能够迅速清理大气中的微粒。

Ridley说，正是基于此，科学家一般都会忽略高度低于15千米的卫星数据。他强调，这是因为这些层位中的个别液滴或冰粒会使计数器产生混淆。

在热带地区，平流层与对流层的边界大约在15千米的高度。但Ridley指出，在温带和极地地区，这一边界大约只有10千米的高度。这便在较低平流层中留下了一个5千米厚的缺口——具有冷却气候作用的气溶胶会存在于此，但却并不会出现在卫星数据中。

因此，Ridley及其同事从其他渠道搜集了数据。其中一些来自位于北半球的用于探测大气的4个地基激光站点。通过测量激光被反射回地球的数量，研究人员能够估算不同高度的气溶胶浓度。由高空气球和卫星采集的数据则有助于对激光测量结果进行反复核对。同时，一个测量到达地面的光线总量的全球传感器网络，使得科学家能够了解在不同的高度有多少辐射被大气气溶胶反射回太空。

最终，研究小组的分析表明，较低的平流层实际上包含了大量未被计算在内的来自小火山喷发的气溶胶。采自日本筑波附近一处站点的数据显示，大约1/3的平流层气溶胶——大部分来自于小火山喷发——位于15千米以下。而俄罗斯托木斯克附近的一处站点则发现，平均而言，大约一半的平流层气溶胶位于15千米的下方。

研究人员将在即将出版的《地球物理学研究快报》上报告这一研究成果。Ridley说，在这些较低的平流层中，气溶胶浓度会在火山喷发后升高，之后再减少。

新泽西州新布伦瑞克市罗格斯大学气候科学家Alan Robock表示：“他们的发现很有意义，进行量化是非常重要的。”他说，科学家只有更好地确定气候的自然影响，他们才能更好地理解人类活动造成的影响。

Toon指出，然而这种小火山喷发造成的冷却效应并不能完全解释自上世纪90年代末期以来地球平均气温升高出现的延迟现象。科学家越来越相信，其余大部分丢失的热量进入了深海水域。科学家怀疑这种冷却效应的另一个来源是源自东亚地区的工业气溶胶。

无论如何，Robock认为，科学家应该开发出一系列用于测量平流层气溶胶的新的传感器或分析技术。其中的一些设备可以是天基的，或是安装在高空气球上。Robock强调，后一种类型的传感器能够直接测量气溶胶的粒度分布情况，这将有助于研究人员更好地模拟它们所产生的气候效应。