2023-06-26 06:03

剑桥大学最新研究:当前的气候预测严重低估了火山喷发的影响

剑桥大学领导的一项研究表明,火山爆发对地球表面温度的冷却作用在标准气候预测中可能被低估了,可能被低估了四倍。研究人员发现,小型火山喷发比大型火山喷发更频繁,通过向大气中排放硫气体,对火山冷却效应做出了重大贡献,这凸显了在气候模型中改进所有火山活动表征的必要性。

科学家们发现,标准的气候预测可能低估了火山爆发对地表温度的冷却作用,低估幅度可能是2倍,甚至4倍。

尽管如此,这种影响还不足以抵消人类活动引发的全球气温上升。由剑桥大学领导的研究小组提出,火山释放到高层大气中的硫气体中,有多达一半是由较小规模的喷发造成的。

发表在《地球物理研究快报》(Geophysical Research Letters)杂志上的研究结果表明,提高对各种规模的火山爆发的代表性,将反过来使气候预测更加可靠。

火山喷发的地点和时间不是人类可以控制的,但火山确实在全球气候系统中发挥着重要作用。当火山爆发时,它们会向高层大气中喷射含硫气体,这些气体会形成一种叫做气溶胶的微小颗粒,将阳光反射回太空。对于非常大的喷发,比如1991年的皮纳图博火山,火山气溶胶的体积如此之大,以至于它单独导致全球气温下降。

然而,这种大规模的喷发每世纪只发生几次——大多数小规模的喷发每一两年发生一次。

“与人类活动排放的温室气体相比,火山对全球气候的影响相对较小,但重要的是,我们将它们纳入气候模型,以便准确评估未来的温度变化,”优素福·哈米德化学系的博士候选人,第一作者梅·奇姆说。

标准的气候预测,如政府间气候变化专门委员会(IPCC)第六次评估报告,假设2015-2100年的火山爆发活动将与1850-2014年的水平相同,并忽略了小规模火山喷发的影响。

“这些预测主要依靠冰芯来估计火山如何影响气候,但较小的喷发太小,无法在冰芯记录中检测到,”Chim说。“我们希望更好地利用卫星数据来填补空白,并解释各种规模的火山喷发。”

利用最新的冰芯和卫星记录,Chim和她来自埃克塞特大学、德国航空航天中心(DLR)、慕尼黑路德维希-马克西米利安大学、达勒姆大学和英国气象局的同事们,生成了1000种不同的未来火山活动情景。他们选择了代表低、中、高水平火山活动的情景,然后使用英国地球系统模型进行气候模拟。

他们的模拟表明,火山喷发对气候的影响,包括全球表面温度、海平面和海冰范围,都被低估了,因为目前的气候预测在很大程度上低估了未来火山活动的可能水平。

对于未来的中位数情景,他们发现,火山对大气的影响,即所谓的火山强迫,在气候预测中被低估了多达50%,这在很大程度上是由于小规模喷发的影响。

Chim说:“我们发现,不仅火山力量被低估了,而且小规模的火山爆发实际上造成了一半的火山力量。”“这些小规模的火山喷发可能无法单独产生可测量的影响,但总的来说,它们的影响是显著的。

“我很惊讶地看到这些小规模的火山喷发有多么重要——我们知道它们有影响,但我们不知道它有这么大。”

尽管火山的冷却作用在气候预测中被低估了,但研究人员强调,它不能与人类产生的碳排放相比。

他说:“高层大气中的火山气溶胶通常会在大气中停留一两年,而二氧化碳在大气中停留的时间要长得多。”“即使我们有一个非常高的火山活动时期,我们的模拟显示,这也不足以阻止全球变暖。这就像炎热的晴天里飘过的云:降温效果只是暂时的。”

研究人员说,充分考虑火山的影响有助于使气候预测更加可靠。他们现在正在利用他们的模拟来调查未来的火山活动是否会威胁到南极臭氧洞的恢复,进而在地球表面维持相对高水平的有害紫外线辐射。

参考:《气候预测很可能低估了未来火山的强迫作用及其气候影响》,作者:Chim Man Mei, Thomas J. Aubry, Nathan Luke Abraham, Lauren Marshall, Jane Mulcahy, Jeremy Walton和Anja Schmidt, 2023年6月13日,《地球物理研究快报》。gl103743 DOI: 10.1029/2023

这项研究得到了裘槎基金会、剑桥联邦基金会、欧洲与国际信托基金、欧盟以及隶属于英国研究与创新(UKRI)的自然环境研究委员会(NERC)的部分支持。