持续追踪汤加火山喷发事件！对气候影响究竟几何？

2022/01/29 20:51

1月中旬，南半球岛国汤加突遇火山喷发

是近30年来全球规模最大的一次火山爆发

据最新卫星监测显示

汤加部分地区上空的火山灰已经沉降

但仍有大量火山灰飘浮在空中

随着南半球东风带逐渐扩散到澳大利亚及非洲上空

FY-4B/AGRI汤加洪阿哈阿帕伊岛火山爆发监测图（国家卫星气象中心供图）

目前，距离汤加火山喷发已过去两周

对全球大气海洋影响究竟如何？

对我国今年特别是冬奥会期间气候是否有影响？

国家气候中心、国家卫星气象中心、地球系统数值预报中心、中国气象科学研究院专家应用最新数值模式和监测数据，进行分析预测。

正文涉及部分专业分析，结论抢先看！

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汤加火山爆发目前未对全球大气海洋基本状况产生显著影响，预计对我国未来1个月气候的影响较小，但不排除对未来1至2年全球和我国气候产生影响。

汤加火山爆发的冷却效应将在一定程度上抵消全球气候变暖的升温趋势，短期内使温度降低，但不足以改变全球长期增温趋势。

汤加火山爆发可能增加今年我国发生阶段性低温事件的概率，将对农业生产、交通运输、疫情防控和人民生活产生一定不利影响；同时，可能导致今年我国降水总体趋于减少，气象干旱发生概率上升。

汤加火山爆发可能会造成全球粮食产量略减产，对我国农业生产影响较小。

由于汤加火山喷发的级别未定，喷发位置偏南，以及研究数据和模型存在不确定性，所以本次火山爆发对后期海温演变的影响仍存在较大的不确定性，增加了今年汛期气候预测的难度。

两周过去，大气海洋影响实际如何？

全球

最新监测表明，汤加火山喷发对全球大气海洋基本状况未产生显著影响。

1月12至13日（火山喷发前），汤加附近海平面气压和500百帕位势高度异常降低，这与当时位于汤加东南侧的南半球中纬度气旋发展有关。

1月14至20日（火山喷发后），上述局地环流特征未见明显改变。

在火山喷发前后，赤道太平洋海温异常均呈现典型的“拉尼娜”型分布特征，即冷海温异常中心位于赤道中-东太平洋，暖海温中心位于热带印度洋、北太平洋和北大西洋；南、北半球西风带中的槽脊活动也无明显调整。

因此，汤加火山活动并未改变短时的局地和全球大气海洋状态。

中国

预计对我国未来1个月天气气候的影响较小。

中国气象局地球系统数值预报中心利用BCC-CSM2-HR全球45km高分辨率气候系统模式，模拟了2022年1月15日至17日汤加火山爆发对SO₂气体排放及硫酸盐气溶胶在全球范围的扩散演变情况，也模拟了矿尘排放过程及其影响。

100hPa高度层SO₂&硫酸盐的空间扩散情况（地球系统数值预报中心供图）

结果显示，火山爆发后15天，SO₂及硫酸盐气溶胶就可以扩散到全球。火山爆发后，SO₂及硫酸盐气溶胶通过平流层向南北半球输送，15天后到达我国上空（3个月之后，我国上空平流层硫酸盐气溶胶浓度明显减小）。自1月15至17日汤加火山灰排放以后，15天内气温有所下降，南半球20ºS至40ºS平均下降0.17℃。

中国气象科学研究院分别基于火山爆发前、后大气海洋初始场的次季节至季节动力预测对我国1月下旬至冬奥会期间逐候平均气温预测，结果无显著差异。

欧洲中期天气预报中心S2S模式对火山爆发前后地面两米气温逐候预测比较（中国气象科学研究院供图）

通过比较欧洲中心、美国和中国动力延伸预测模式13日起报（火山喷发前）和17日起报（火山喷发后）对我国1月下旬到2月中旬的气候趋势预测，发现其总体趋势差异不大，没有出现明显调整。

说明汤加火山爆发对我国短期气候的影响并不显著。

火山喷发会成为今年我国汛期气候的“搅局者”吗？

回答这个问题，首先需要明确几点最新研究结论：

火山爆发强度越大，对气候的影响范围和程度就越大。

1850-2012年全球平均气温（黑色）和陆地平均气温（红色）的时间序列，虚线对应火山喷发

强火山活动引起全球平均温度降低，也会引起降水减少。

火山喷发后的降温示意图(Timmreck，2012)

因为“阳伞”效应在达到制冷效果的同时，会使得蒸发减弱，全球平均降水减少。

并且，火山活动通过改变辐射强迫还会对海温等缓变的下垫面异常造成影响，并通过间接途径影响全球气候。

发生在不同区域的火山爆发对全球气候的影响存在差异。

热带火山喷发后火山气溶胶会扩散到南北半球，南半球的火山喷发产生的硫酸盐气溶胶主要局限在南半球，因此对南半球的温度影响较大，对北半球温度的影响幅度较小。

气候模式中不同纬度火山喷发后气溶胶光学厚度的时空分布

但除了对温度的直接影响之外，火山喷发也会通过调整大气环流进而影响全球气候。

强火山爆发导致极端天气气候事件发生的概率增加

1815年印尼坦博拉火山爆发后，在美国新英格兰，1816年6、7月均出现了少有的降雪天气，整个夏天都有霜冻，大量的粮食和蔬菜作物被冻死；在欧洲，从爱尔兰经英格兰直到波罗的海沿岸各国，从5月至10月几乎不中断地下雨，气温很低，造成了农作物大面积减产；1816至1817年夏季我国云南和长江流域广大地区出现了极端低温，对当地的农业生产造成非常不利的影响。

1816年夏季气温距平图

1991年菲律宾皮纳图博火山爆发。1992年，我国北方大部分地区夏秋气温持续偏低，造成棉花、玉米、大豆等粮食作物普遍减产；6月下旬到7月上旬，东北大部、内蒙古及河北北部出现历史上罕见的晚霜；长江流域大部分地区气温也偏低3～5℃，由于光照不足，水稻、棉花等农作物生长受到较大影响。

1992年6月下旬至7月上旬，长江流域大部分地区气温偏低3～5℃

那么，今年我国气候乃至农业生产会受到怎样的影响呢？

预计今年我国发生阶段性低温事件的概率可能增加。

预计火山爆发将可能导致今年我国降水总体趋于减少，气象干旱发生概率上升。

1951-2021年全国平均降水距平百分率历年变化（单位：%）

汤加火山喷发导致的直接辐射强迫响应，可能使得2022年夏季气温偏暖幅度有所降低，高温日数下降；蒸发减少削弱了大气水分循环，导致降水总体趋于减少，气象干旱发生概率上升；另一方面，模式和诊断预测拉尼娜事件可能于2022年春季结束，赤道中东太平洋夏季进入中性状态；火山活动可能影响ENSO循环，加强菲律宾气旋式环流异常，我国北方地区降水可能偏多.

需要注意的是，火山活动对气候的直接影响和间接影响并不一致，且影响均有滞后性，加之海气系统响应的复杂性，进一步增加了2022年我国汛期预测的不确定性。

我们需要关注汤加火山爆发可能造成全球粮食产量略减产。不过总体来说，火山爆发对我国农业生产的影响较小，但可能对大豆生产的负面影响相对较大。

未来1至2年气候展望

预计，火山爆发次年我国大部地区气温降低。

1951-2021年全国平均气温历年变化（单位：℃）

到目前为止，本次火山喷发的二氧化硫气体质量为0.4Tg。基于气候模拟中温度对南半球火山喷发的响应结果进行初步估算，将其强度类比至1980年St.Helens火山（喷发1Tg的SO2），可近似得到强度为1Tg的南半球火山喷发对全球温度的影响。

中科院大气物理研究所气候系统模式结果显示，火山喷发后次年全球平均温度会下降约0.01℃，澳大利亚、南美洲南部和非洲南部局地降温可达0.02℃，我国东南部地区降温约0.01℃，西部约0.02℃。如果本次火山喷发的强度为1Tg，则不会对全球气温造成显著影响。由于目前其喷发尚未平息，最终气候影响还有待观察火山的后续活动状况。

目前，火山爆发的气候影响

仍是一个较为复杂的前沿科学问题

本次火山爆发具体会产生怎样的影响

在科学上尚未形成共识

下一步