監測火山噴發與大氣的相互作用在不斷變化的氣候下越來越重要
去年聖誕節大約在西班牙帕爾瑪島上停留熔岩，在85天以上的爆發和€10億歐元的損失。但是在2021年，Cumbre Vieja並不是唯一一家爆發大量爆發的火山。從坎奇特卡到聚會和危地馬拉，從冰島到西西里島，幾個火山被激怒了大量爆發，增加了影響生活和經濟的極端事件清單。
越來越多的事件發生，無論是野火，颱風還是洪水，他們都會激發有關氣候變化使自然危害更頻繁和/或強烈的討論。但這也是火山噴發的情況嗎？我們可以將火山行為與氣候變化聯繫起來嗎？如果是這樣，為什麼重要？
氣候連接
火山確實通過噴發期間注入氣候的氣候確實與氣候相互作用。噴發產生大量的氣體，顆粒（稱為氣溶膠），灰分和金屬，在局部，區域甚至全球尺度上暫時改變氣候。
查爾默斯技術學院太空，地球與環境部的研究員Santiago Arellano博士說：“過去，大型火山噴發直接改變了全球氣候，並通過加強其他過程來改變其他過程。” Arellano博士解釋說，噴發對氣候的影響取決於所噴出的材料的位置，高度，數量和組成。例如，熱帶噴發的影響將比上緯度地區的影響更大，因為來自熱帶地區的空氣更廣泛，並且可以在全球範圍內攜帶火山排放。同樣，更強的噴發在將顆粒發送到平流層中時會產生更多的持久影響，在那裡它們保持更長的時間。在菲律賓，例如，皮納圖波山（Mount Pinatubo）在1991年的爆發向大氣中發送了大量的顆粒和氣體超過20 km，然後將行星圈出大約三週。
儘管蒸熱熔岩和氣體的爆炸似乎會升溫氣氛，但科學表明相反。雖然噴發確實吐出了全球變暖二氧化碳 - 儘管地球上的所有火山都會爆發在一起減少100倍碳而不是人類的活動 - 它們對氣候的主要冷卻影響。 Arellano博士說：“大型火山噴發對我們氣候的影響[…]是由於顆粒的發射，主要是細灰和硫酸鹽，它們在散射太陽輻射方面非常有效。” “這些硫酸鹽氣溶膠顆粒非常微小和光澤，反映了一些傳入的陽光回太空，從而導致地球表面的暫時冷卻效果，”慕尼黑LMU氣候建模教授Anya Schmidt博士說。 Schmidt博士說：“在全球範圍內平均，對於較大的噴發（如Pinatubo山），表面冷卻效果可達到約0.5°C，並且持續了幾年。”
最近的事件的影響仍有待觀察。 “我們仍然需要查看2022年爆發是否東加[...]將對氣候產生明顯的影響。 ” Arellano博士說。
噴發和氣候變化
最近，研究人員正在探索氣候變化如何通過查看地面水平以及空中上升的情況如何變化來影響噴發。
一些研究指出，大氣循環中的轉移模式可能會改變火山羽流的冷卻效果。研究來自劍橋大學和大都會辦公室，表明溫暖氣候對大型噴發的影響會有所不同。 “對於通常每一世紀一次或兩次發生的大型噴發（例如Pinatubo's），氣候變化將導致火山羽流升高，氣溶膠在全球範圍內更快，與當今的氣候相比，冷卻約15％。” Schmidt博士說。
“但是對於諸如厄立特里亞的2011年納布羅爆發之類的較小大小的噴發，通常每年發生，在高端變暖的情況下，表面冷卻效果將降低約75％”（NBURDER多樣變暖）。 Schmidt解釋說，作為對流層頂，預測下層大氣和平流層之間的層會增加，這意味著火山羽流將需要更多時間才能達到後者。結果，來自噴發的氣溶膠在空氣中將保持較低，並將受到有限的影響，因為它們將通過降水迅速沖洗。
科學家還在研究氣候變化如何影響火山噴發的發生頻率。 Arellano博士說：“這裡有一個有趣的聯繫，因為全球變暖會引起冰川的融化，其中許多覆蓋了活火山的側面。”根據Arellano博士的說法，巨大的熔化將減少地球表面的壓力，改變其外殼的過程，例如導致熱岩漿與含水層接觸。 Arellano博士說：“隨著整個系統的相互聯繫，這可能會觸發火山活動。”但是，需要更多的研究，因為1850年至今，沒有證據表明冰川融化變得更加頻繁。
牛津大學地球科學教授塔姆辛·馬瑟（Tamsin Mather）博士說，如果冰蓋有融化的冰蓋，高海拔的火山也可能會受到氣候變化的影響。 “如果冰蓋維持火山結構，它們的消失可能會導致不穩定，以及火山滑坡等事件。”
監測火山排放
儘管氣候變化對火山的影響仍然很難衡量，但對噴發的監測對於空氣質量，公共衛生和航空等行業至關重要。哥白尼氣氛監測服務（CAM）定期跟踪爆發中二氧化硫的運輸和行為。對於Cumbre Vieja火山，凸輪監視了穿越北非，歐洲和大西洋的SO2羽，一直到加勒比地區，硫酸鹽氣溶膠導致空氣質量條件差。 CAMS還監視了西西里山最近的埃特納山（Mount Etna），聖文森特（St. Vincent）的LaSoufrière，剛果民主共和國的Nyiragongo和Kuril群島Raikoke產生的排放。
Arellano博士說：“有多種方法可以監測從火山發出的熔岩，氣體，灰燼或氣溶膠的排放，但準確性取決於特性和發射類型。”在地面，空氣和太空中的遙感可以量化氣態SO2，衛星可以映射火山灰，而地面映射和熱輻射則用於追踪熔岩。 Arellano博士說：“用於監測火山排放的大多數技術不是為此目的而設計的。” “它們是具有其他目標的任務的副產品，例如對臭氧層的全球監視。”數據被廣泛使用。 “火山學家希望跟踪氣體，熔岩或灰燼的排放速率和幅度，以確定火山的物理狀態並預測其活性。氣象學家可能有興趣跟踪火山羽流以了解循環模式以及火山與大氣層的相互作用，” Arellano博士說。 “氣候科學家想知道某些某些物種在何處，多高和多少物種來量化氣候強迫。航空運輸當局有興趣觀察火山灰羽流的位置，以提醒飛行員並避免發生事故。”
儘管CAM不會監測噴發本身，但它通過近乎實時的衛星觀測值提供了有關SO2在大氣中的負載的信息，並將數據與其全球預測相結合，以預測五天的空氣構成和質量。
施密特博士說，了解火山和氣候影響如何仍然具有挑戰性。 “儘管現在有些反饋循環變得越來越明顯，但氣候系統很複雜，並且對所有潛在的反饋循環掌握了我們的要求，這對於我們尋求進行精確的氣候預測以考慮火山噴發至關重要。”