東加火山爆發“奪走”夏天可能性很小，國際救助才是當務之急

澎湃新聞特約撰稿 楊斌

2022年1月14日和15日，南太平洋島國東加的洪阿哈阿帕伊島海底火山發生兩次劇烈噴發，其噴發柱高達5-20km，沖擊波傳播了數千公裡，7小時後的阿拉斯加都聽到了爆炸聲，并引起了泛太平洋範圍的海嘯。據報道，太平洋沿岸智利、日本和紐西蘭等國家乃至美國的夏威夷群島都監測到了一米上下的海嘯。

東加火山爆發是最近30年來最大的一次火山爆發。自然而然，許多人開始擔心火山爆發引起的全球氣候變遷，主要就是降溫和降雨，并聯想到1815年印度尼西亞坦博拉火山（Mt. Tambora）爆發引起的“沒有夏天的”1816年。東加火山爆發可能導緻短時間氣候變冷這種擔憂，并非空穴來風。

火山爆發為何以及如何導緻降溫？

早在18世紀末，博學多才的美國學者和外交家富蘭克林就推測，火山爆發會引起氣候變冷。他的這個觀點，在二十世紀已經被科學家修訂和證明。大規模的火山爆發和短期的極端氣候，也就是我們所說的火山氣候，确實有關聯性。

火山氣候的一個顯著的特點就是趨冷和降水增多，雖然其他的極端氣候現象也在其列。那麼，原因何在？

大規模的火山爆發會噴出大量的熔岩，熔岩冷卻變成火山灰；火山灰的細小微粒漂浮到地球上空徘徊，形成一層塵幕（也即火山灰形成的雲層）；進入平流層 （the stratosphere）後，這層塵幕可以停留漂浮達一到兩年，它既可以吸收太陽光，也可以反射到達地球上空的太陽光，進而使得太陽傳遞到地球的能量減少。

平流層夾于對流層與中間層之間，亦稱同溫層。在中緯度地區，平流層位于離地表10公裡至50公裡的高度，而在極地，平流層距離地表8公裡左右。和其下的對流層相反，平流層因為其頂部吸收了來自太陽的紫外線而被加熱，氣溫随高度上升而上升，上熱下冷。而在平流層上面的中間層和下面的對流層的氣溫則随高度的上升而下降，是以中間層大氣存在相當強烈的垂直方向的運動。假如火山熔岩微粒噴發太高或太低，進入對流層或者中間層，這些熔岩微粒都相對會在垂直方向運動，漂浮時間不會太久。

用科學的話語解釋，噴發進入了平流層的二氧化硫分子和水蒸氣結合形成了硫酸氣溶膠（sulfuric acid aerosols）；盛行風（prevailing winds）帶着這些氣溶膠環繞着地球，形成了一層紗幕，反射了相當數量的太陽光線，阻止了到達地球表面的太陽光給人類帶來的能量；又由于這層紗幕在自然雲層之上，是以雨水無法将其沖刷出大氣層，會在平流層停留長達數年，進而導緻了全球趨冷的傾向。一旦氣溶膠的微粒下降到大氣層，它們（凝聚核）便加強了雲層的形成。酸性水滴比雲層中的普通水滴還要小，因而能夠更有效地反射太陽光。這樣，雲層本身放射性就更強，進而增加了趨冷的傾向。這便是火山氣候形成的機制。

根據這樣的機制，我們發現，火山爆發的本身特點對于是否能形成火山氣候以及火山氣候的影響大小十分關鍵。首先是火山爆發的能量大小，也就是火山爆發指數。火山爆發指數是根據噴出物體積、火山雲和定性觀測來表達其強烈程度。非爆炸性火山噴發強度為0，指數每增加1級表示爆發威力大10倍，它采取開放式的方式。曆史上最大規模的火山爆發為8度，都發生在人類文明出現之前。一般而言，火山爆發指數越高，其破壞力越大，形成的火山氣候影響也越大。

第二，和火山爆發指數密切相關的是火山噴發的熔岩（以及形成的火山灰）和噴發的高度。火山灰越多，而且噴發的高度在平流層範圍内，則滞留在平流層的火山灰就越多，火山氣候的影響就越大。如果噴發太低進入對流層，或者噴發過高進入中間層，形成火山氣候的幾率比較低；即使形成了火山氣候，其影響也較小。

第三，火山的地理位置也非常關鍵，因為平流層距離地面的垂直高度随緯度變化。科學研究表明，氣候對于大規模火山爆發的回應确實比過去估計得要快得多。北半球的火山爆發會在爆發當月便導緻降溫，在爆發後的第三個月内到達最低點，而後在兩年内逐漸恢複。南半球火山噴發的氣候反應比北半球火山噴發要晚幾個月，降溫在爆發後的約八個月才逐漸明顯，第二年達到高潮，第三年才消退。東加位于南緯21°07′、西經175°12′，處在南半球。假如這次火山爆發形成了火山氣候，我們大緻在今年八九月份可能會感受到。

火山氣候形成的複雜性

從理論上講，火山爆發的确會導緻全球氣溫下降。除了火山爆發本身的特點外，大自然還有其他因素也在火山氣候的形成中發揮着不可忽視的作用，有時是減弱，有時是加強，甚至形成共振。

影響短期氣候變化主要包括三大因素：火山爆發、厄爾尼諾-南方震蕩現象（El Niño-Southern Oscillation，簡稱ENSO），以及太陽輻射。不妨以1815年坦博拉火山爆發為例來讨論這三者如何共塑了1816年的極端天氣。

坦博拉火山坐落于南半球的松巴哇 (Sumbawa) 島。此島位于南緯8°47′，東經118°5′。目前屬于印度尼西亞西努沙登加拉省 (West Nusa Tenggara)。坦博拉火山是一座活火山，屹立于松巴哇島的北側，北瞰大海，海拔高達4200多米，是海上水手從遙遠的海面便可眺望的地标和風景。它也許沒有維蘇威火山那樣有名，但對人類社會的影響其實遠遠大于後者。

坦博拉火山一度被認為是死火山。在1815年前，坦博拉火山默默無言，沉寂了五千多年，直到1810年代。大約在1812年的某個時刻，這個“巨人”從睡夢中醒來，小規模地震爆發了，随之以熱氣和火山灰的噴發；這樣的情形持續了約三年時間。1815年4月5日清晨，第一次大爆發發生了。火山噴出了柱狀灰塵和煙霧，直幹雲霄，可能高達25公裡，1000公裡之外島嶼上的居民都聽到了火山爆發的聲音。

第一次大爆發之後，小爆發在此後的幾天連續不斷，直到4月10日晚上的第二次大爆發。這次爆發比第一次更加猛烈，煙霧、灰塵和岩石形成的圓柱高達40多公裡，其聲音在往西2500公裡以外的蘇門答臘西部以及往東1400公裡以外的摩鹿加群島（the Moluccas）的特爾納特島（Ternate）都可以聽到。此後，坦博拉的噴發持續了數周之久，最後再次歸于沉寂。那時，坦博拉的海拔高度從4200多米降到了2863米。也就是說，約1400米的山體被噴發了。

科學家基本同意，坦博拉爆發的這一年，北半球的地表溫度下降了幾個攝氏十分之一度，而且這個趨冷持續了兩三年之久。他們估計，1816年全球平均氣溫下降了約0.4–0.7℃（相當于0.7–1.3 華氏度）， 這一年在西方以“沒有夏天的年份”而聞名。對于這個驚人的全球變冷，坦博拉火山當然功居首位，但也有其他因素的貢獻。

早在1924年, Willis I. Milham 根據馬薩諸塞州威廉姆斯鎮（Williamstown） 1816~1838年的氣象記錄，令人信服地證明了1816年的冷夏；他還指出， 除了坦博拉火山這個關鍵和主要原因外，導緻降溫的原因還包括太陽活動、海水表面溫度（the sea surface temperature 簡稱SST)、大氣成分（尤其是二氧化碳的變化）和其他一些偶然因素。對于Milham枚舉的因素，科學家們利用不斷進步的科學儀器和方法，進一步揭示了相應的科學原理或機制。他們一方面強調坦博拉火山是降溫的主要成因，另一方面都指出太陽和海水表面溫度這兩個因素的重要性。太陽黑子極小期（The sunspot minimum）和火山爆發一起作用，可以導緻地球平均溫度降低 1華氏度；而海水表面溫度尤其因為厄爾尼諾-南方振蕩現象也會有明顯的升降，進而影響地表溫度。

火山氣候的複雜性在于，坦博拉噴發所導緻的全球氣候變遷遠非“沒有夏天的年份”形容得那樣單一。首先，坦博拉噴發的時間位于19世紀初的小冰期，因而加強了全球降溫趨勢。但确切地說，1816年寒冷的夏天，這隻是一個地區現象；更準确的表達是，1816年的極端天氣。很明顯，1815年坦博拉火山噴發在平流層的大規模氣溶膠（可能包括阻礙陽光和破壞季風）導緻全球一些地區出現了超常的極端不正常天氣（highly anomalous weather）。事實上，1816年有些地區的全年平均氣溫偏高，如北美西部的北端、東歐和日本，正和北美東部、西歐以及中國的酷寒相反。

是以，用地球全年平均溫度下降的多少來評估火山氣候，無助于了解火山氣候可能造成的惡果。平均溫度的偏差固然可以揭示宏觀的氣溫變化和火山噴發在一年乃至更長時期内的威力，但它不足以表述不同地區間不同的氣候回應以及伴随而來的災害。比如說，年平均氣溫下降0.5℃，在某些年份或者某個時期内看起來相當正常不過；霜降或者寒流導緻的短期内（幾天到一周）氣溫急劇下降雖然對于全年平均溫度影響甚微，但對于生長季的農作物則是緻命威脅。而這正是1816年北美東北部新英格蘭地區所發生的情況。由于當年溫暖的二月、十月、十一月和十二月，進而氣溫平均起來掩蓋了寒冷的夏季，1816年新英格蘭地區平均溫度隻比正常年份低了一丁點，但這年夏天新英格蘭經曆了三次寒流，分别發生在六月、七月和八月，對于農作物而言是緻命的打擊。

綜合上述，英格蘭地區的1816年令人難忘，不是因為本年的平均氣溫特别低，也不是因為每個月的氣溫都偏低，而是因為次年夏天的三個月以及前後另外兩個月異常寒冷， 尤其是因為本地夏季數月的非同尋常的低溫。須知，嚴重霜凍和沒有霜凍在夏季造成的最低氣溫差别雖然隻有幾度之别，但後果截然不同。

東加火山爆發會導緻全球變冷嗎？

大家最關心的問題當然還是這次東加火山爆發會不會形成火山氣候，并導緻今後兩三年内氣候變冷呢？

根據火山氣候形成的機制，我們先看看東加火山的爆發指數。首先，根據報道，東加火山爆發指數為5級，位于5級的下限。坦博拉火山的爆發指數為7，則理論上東加火山爆發的威力不過是坦博拉火山的1%，根本無法相提并論。第二，東加火山爆發的時間短，這就意味着這次噴發釋放的火山物質，無論是熔岩、火山氣體還是岩石碎屑都相對較少。第三，洪阿哈阿帕伊島火山的中心位于海平面以下約150米至300米處。噴湧而出的炙熱熔岩與覆寫在火山口的冰冷海水發生劇烈反應，是以噴發出來的熔岩會相對很少。爆炸的能量很大比率被海水吸收，這或許是為什麼萬裡之遙的夏威夷都可以觀察到一米的海嘯。

綜合上述，筆者認為，東加火山爆發導緻今年下半年變冷的可能性很小。除非此火山還有後續大規模爆發，我們對此不必擔憂。相反，國際社會對東加的救助反而是當務之急。火山氣候是火山爆發的一個相對中長期的後果。火山爆發的一個直接後果，便是對在火山附近生活的社群造成直接的、不可逆的嚴重惡果，包括生命和财産的喪失以及整個居住環境的劇變。東加火山爆發，離開東加首都約65公裡，已經造成人員傷亡，我們迫切期望國際社會予以第一時間的關注和救助。

（楊斌，澳門大學曆史系教授）

責任編輯：朱鄭勇 圖檔編輯：樂浴峰

校對：劉威