火山灰反应

火山灰反应就是指在一些火山灰质的混合料中，存在着一定数量的活性二氧化硅、活性氧化铝等活性组分，这些活性组分与氢氧化钙反应，生成水化硅酸钙、水化铝酸钙或水化硫铝酸钙等反应产物。

火山灰

火山灰是指由火山喷发出而直径小于2毫米的碎石和矿物质粒子，在爆发性的火山运动中，固体石块和熔浆被分解成细微的粒子而形成火山灰。

火山灰具有火山灰活性，即在常温和有水的情况下可与石灰反应生成具有水硬性胶凝能力的水化物。

在火山的固态及液态喷出物中，火山灰的量最多，分布最广，它们常呈深灰、灰黑、黄、白等色，堆积压紧后成为凝灰岩。

汤加火山可能喷出“无夏之年”？耸人听闻

近日，发生在南太平洋岛国汤加的海底火山喷发引发全球关注。一些网友甚至称，汤加火山喷发可能导致“无夏之年”，令“全球粮食减产”。

剧烈火山喷发可能令粮食减产吗？有可能。

汤加火山喷发会带来全球饥荒吗？不至于！

这是近日汤加首都努库阿洛法居民清理路面的景象。马里安摄（新华社）

首先，让我们来看看火山喷发令粮食减产的科学原理。

火山喷发有不同强度。人们通常以VEI作为综合衡量火山喷发强烈程度的指标，共分8个等级，每升高一个等级，能量增加10倍。VEI1级的火山喷发地，可以招揽游客。而等级较高的剧烈火山喷发，则可能影响全球气候。

通常情况下，火山喷发导致气候变化的罪魁祸首是二氧化硫。二氧化硫进入地表上空平流层后，会通过光化学反应形成硫酸盐气溶胶，寿命可达1年以上，并通过大气环流在全球扩散，阻挡太阳辐射，产生“阳伞效应”，导致气温下降。一般火山喷发产生的火山灰主要在对流层内，经过大气环流的稀释和沉降，几个月之后就可以基本消除。强度高的火山喷发所产生的火山灰则可以冲入平流层，与硫酸盐气溶胶一起长期削弱太阳光，带来令粮食减产甚至绝收的“无夏之年”。

可见，火山喷发是否带来大降温和大减产，关键在于火山喷发强度和喷发物规模。

这是1月20日早晨在汤加首都努库阿洛法拍摄的遭受海啸侵袭后的景象。（新华社）

那么，汤加火山喷发的强度和规模如何？会带来“无夏之年”吗？把它跟历史上的“无夏之年”火山喷发对比一下就知道了。

历史上，“无夏之年”特指1816年。当年全球温度异常偏低，寒冷使大量农田歉收甚至绝收，饥荒造成欧洲超过20万人死亡。而这一灾难源于1815年印度尼西亚的坦博拉火山喷发，强度为VEI7级，喷出的火山灰随着大气流动遍布全球。

本次汤加火山喷发的强度等级目前尚未确定，初步估测VEI强度不低于5级，也有少数专家推测可能会达到VEI6级。其喷发物仅为坦博拉火山的百分之一左右。可以说，汤加火山喷发强度和规模都远小于两百多年前的坦博拉火山爆发。把汤加火山喷发跟“无夏之年”联系起来，过于耸人听闻了。

另一个更接近的参照对象是1991年菲律宾皮纳图博火山喷发，强度为VEI6级。皮纳图博火山喷射了约2000万吨二氧化硫，“阳伞效应”致使随后两年地球进入冷冬。此次汤加火山喷出的二氧化硫量，目前卫星观测数据只有40万吨，仅相当于皮纳图博火山喷发量的2%。一般至少500万吨二氧化硫进入上层大气才会对气候产生影响。

从目前观测数据看，汤加火山喷发不足以输送量级大到影响全球气候的火山灰和二氧化硫进入平流层，对全球气候影响大大弱于皮纳图博火山喷发，更远不能与坦博拉火山喷发相比。

↑2021年4月11日Worldview02卫星拍摄的汤加洪阿哈阿帕伊岛卫星图片（左）和2022年1月17日“高分一号”卫星拍摄的该岛火山喷发后的卫星图片（右），橘色曲线为按照地理坐标标注出的岛屿原先轮廓。（新华社）

汤加火山尚难喷出“无夏之年”。只要接下来不出现更大的火山喷发，2022年全球气候不会受到多大影响，也不太可能因其导致盛传的“全球粮食减产”。

但我们也不能就此疏忽大意。人类的文明史相对于地球的地质史来说非常短暂。在人类出现之前，地球上曾多次出现毁灭性火山喷发，火山灰遮天蔽日，让地球进入冰川纪元，使大量物种灭绝。人类是一个命运共同体，不能寄希望于未来永远不遭遇超级火山喷发。应对超级火山喷发这样的地质灾害，需要人类持续推动科技进步和全球合作。

（作者佘惠敏），原标题《汤加火山尚难喷出“无夏之年”》

来源： 经济日报

汤加火山喷发对全球气温有何影响？科研人员用气候模拟给出答案

北京时间2022年1月15日11时左右，南太平洋岛国汤加的洪阿哈阿帕伊岛海底火山剧烈喷发，火山灰已经达到了30千米的高度，进入平流层。汤加火山喷发将对全球气候产生何种影响？

在接受新京报记者采访时，中国科学院大气物理研究所左萌博士表示，到目前为止，本次火山喷发的二氧化硫气体质量为0.4Tg（Tg为百万吨，即40万吨）。基于气候模式的结果，后续如果火山喷发的二氧化硫气体质量达到1Tg，全球平均温度预计下降0.01摄氏度，不会对全球气温造成显著影响。

火山喷发二氧化硫40万吨，后续强度待观察

左萌专门从事火山喷发对气候变化的研究。据她介绍，洪阿哈阿帕伊岛海底火山是汤加-克马德克群岛火山弧的一部分，火山活动十分活跃。这座火山隐藏在海底的部分高约1800米，宽约20公里。1月15日剧烈喷发之前，火山曾在2021年12月20日上午喷发过一次，当时火山灰达到16千米的高度。

此次火山喷发有多强？左萌说，据已有数据估计，这次海底火山喷发的强度可能会达到VEI5级。

VEI指数即火山爆发指数，是1982年由火山学家提出的以喷出物体积、火山灰超过峰顶或进入大气层的高度以及火山喷发的类型等因素来综合衡量火山爆发强烈程度的指标。其中非爆炸性喷发的火山VEI为0，爆炸性喷发的火山VEI从1到8，每增加1级，其释放的能量就增加10倍，喷发周期也相应延长。

目前已有的证据表明，汤加火山喷发后火山灰超过25千米以上，达到VEI5级左右。而二氧化硫气体观测表明，目前喷发释放的二氧化硫气体质量达到了0.4Tg，远小于1991年皮纳图博火山的20Tg。

“但由于此次火山喷发还在持续过程中，可能会累积更多的释放量，因此还需根据更多的资料确定此次火山喷发的强度等级。”

单一火山喷发事件，不足以改变全球长期增温趋势

火山喷发除了触发海啸，酸雨，影响航空交通等之外，还会对全球气候造成影响。

左萌解释称，火山喷发时会将大量的火山灰源源不断地输送到大气中，输送高度可达几千米，最终抵达平流层（地表上空10千米至50千米高度）的火山灰经过化学反应后形成硫酸盐气溶胶，并迅速扩散。

这些气溶胶可在平流层中停留1-2年，通过阻挡太阳辐射，产生“阳伞效应”，使地表冷却，进而使蒸发减弱、全球平均降水减少，其中降水减少的现象在热带和季风区最为明显。除此之外，火山喷发也会影响热带太平洋海温以及北极地区极地涡旋的变化等。

历史上，1815年印度尼西亚Tambora火山爆发，造成了著名的“无夏之年”，欧洲局地降温达到2摄氏度以上，亚洲1815年平均温度降低约0.7摄氏度。最近一次大型火山喷发为1991年Pinatubo火山，其造成了之后两年的全球气候异常，全球陆地平均温度下降约0.5摄氏度。

此次火山爆发会造成气温降低吗？“阳伞”效应能否抵消全球增暖趋势呢？左萌说，单一火山事件的喷发，其直接气候影响的时间一般持续1-2年，在短期内使温度降低，造成冷暖振荡，随着气溶胶的消散温度会逐渐恢复，因此不足以改变全球的长期增温趋势。

目前喷发强度再增一倍，也不会对全球气温造成显著影响

左萌表示，超级计算机上进行的数值模拟研究表明，热带火山喷发后火山气溶胶会扩散到南北半球，而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，汤加火山位于南纬20度，因此预计对南半球的温度影响较大，对北半球温度的影响幅度较小。

但除了对温度的直接影响外，火山喷发也会通过调整大气环流进而影响全球气候。研究发现，南半球的火山喷发可以通过改变南北半球的温度梯度，进而改变越赤道气流，导致北半球季风区的降水增加，同时使得南半球的季风降水减少。

她说，此前大部分大型火山喷发分布在热带或者北半球高纬度地区。从过去2500年的时间尺度来看，南半球的火山喷发次数也偏少，且强度偏弱。

由于此前尚无类似的南半球火山喷发，因此汤加火山喷发从气候历史记录中难以找到准确的参照物，但气候模拟为科研人员提供了参考的基础。

到目前为止，本次火山喷发的二氧化硫气体质量为0.4Tg，但尚未平息。科研人员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1Tg，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。

“气候模式里有南半球火山的影响，但强度不是1Tg，比如是20Tg，我们把这些南半球火山对温度的影响计算出来，然后除以20，就可以近似得到1Tg南半球火山的影响。”她说。

科研人员发现，气候模拟中强度为1Tg的南半球火山喷发后，次年全球平均温度会下降约0.01摄氏度，澳大利亚、南美洲南部和非洲南部局地降温可达0.02摄氏度，我国东南部地区降温约0.01摄氏度，西部约0.02摄氏度。

“这表明，如果本次火山喷发的二氧化硫气体质量为1Tg，则不会对全球气温造成显著影响。由于其喷发尚未平息，最终气候影响还有待观察火山的后续活动状况。”

新京报记者 张璐

编辑 樊一婧 校对 吴兴发