美國宇航局地球觀測(cè)站圖像由Joshua Stevens使用GOES圖像

正如美國宇航局的微波肢體探測(cè)機(jī)所檢測(cè)到的那樣，大量水蒸氣被拋入大氣層，最終可能會(huì)使地球表面暫時(shí)變暖。

當(dāng)Hunga Tonga-Hunga Ha’apai火山于1月15日爆發(fā)時(shí)，它引發(fā)了一場(chǎng)席卷全球的海嘯，并引發(fā)了一場(chǎng)環(huán)繞全球兩次的音爆。南太平洋的水下噴發(fā)還向地球平流層噴射了一股巨大的水蒸氣， 足以填滿超過58，000個(gè)奧林匹克規(guī)模的游泳池。水蒸氣的絕對(duì)數(shù)量可能足以暫時(shí)影響地球的全球平均溫度。

“我們從未見過這樣的東西，”美國宇航局南加州噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的大氣科學(xué)家路易斯·米蘭（Luis Millán）說。他領(lǐng)導(dǎo)了一項(xiàng)新的研究，研究了湯加火山注入平流層的水蒸氣量，平流層是地球表面上方約8至33英里（12至53公里）之間的大氣層。

在這項(xiàng)發(fā)表在《地球物理研究快報(bào)》上的研究中，Millán和他的同事們估計(jì)，湯加火山噴發(fā)向地球平流層中排放了大約146太克（1太格拉克等于一萬億克）的水蒸氣 – 相當(dāng)于該大氣層中已經(jīng)存在的水的10%。這幾乎是科學(xué)家估計(jì)的1991年菲律賓皮納圖博火山噴發(fā)進(jìn)入平流層的水蒸氣量的四倍。

Millán分析了NASA的Aura衛(wèi)星上的微波肢體探空器（MLS）儀器的數(shù)據(jù)，該儀器測(cè)量大氣氣體，包括水蒸氣和臭氧。湯加火山爆發(fā)后，MLS團(tuán)隊(duì)開始看到圖表外的水蒸氣讀數(shù)?！拔覀儽仨氉屑?xì)檢查羽流中的所有測(cè)量值，以確保它們值得信賴，”Millán說。

持久的印象

火山爆發(fā)很少向平流層注入大量水。在NASA進(jìn)行測(cè)量的18年中，只有另外兩次噴發(fā) – 2008年阿拉斯加的卡薩托奇事件和2015年智利的Calbuco噴發(fā) – 將相當(dāng)數(shù)量的水蒸氣送到如此高的高度。但與湯加事件相比，這些只是曇花一現(xiàn)，前兩次火山爆發(fā)產(chǎn)生的水蒸氣迅速消散。另一方面，湯加火山注入的過量水蒸氣可能會(huì)在平流層中停留數(shù)年。

這種額外的水蒸氣可能會(huì)影響大氣化學(xué)，促進(jìn)某些化學(xué)反應(yīng)，從而暫時(shí)加劇臭氧層的消耗。它還會(huì)影響表面溫度。像喀拉喀托和皮納圖博山這樣的大規(guī)?；鹕絿姲l(fā)通常通過將氣體，塵埃和灰燼反射回太空來冷卻地球表面。相比之下，湯加火山?jīng)]有向平流層注入大量的氣溶膠，火山噴發(fā)產(chǎn)生的大量水蒸氣可能具有小的暫時(shí)變暖效應(yīng)，因?yàn)樗魵鈺?huì)捕獲熱量。當(dāng)額外的水蒸氣從平流層循環(huán)出來時(shí)，這種影響就會(huì)消散，并且不足以明顯加劇氣候變化的影響。

注入平流層的大量水可能只是因?yàn)樗禄鹕降幕鹕娇?– 一個(gè)盆地形狀的洼地，通常在巖漿噴發(fā)或從火山下面的淺室排水后形成 – 在海洋中處于正確的深度：大約490英尺（150米）以下。任何較淺的海水，都不會(huì)有足夠的海水被噴發(fā)的巖漿過熱來解釋Millán和他的同事看到的平流層水蒸氣值。再深一點(diǎn)，海洋深處的巨大壓力都可能使火山爆發(fā)變得平息。

MLS儀器非常適合探測(cè)這種水蒸氣羽流，因?yàn)樗梢杂^察地球大氣層發(fā)出的自然微波信號(hào)。測(cè)量這些信號(hào)使MLS能夠“看到”像灰云這樣的障礙物，這些障礙物可以使平流層中測(cè)量水蒸氣的其他儀器失明?！癕LS是唯一具有足夠密集的覆蓋范圍以捕獲發(fā)生的水蒸氣羽流的儀器，也是唯一一個(gè)不受火山釋放的灰燼影響的儀器