地理纵横

火山喷发具有重要气候效应，南京师范大学刘健教授研究团队基于观测、重建、模拟和同化数据，系统地总结了过去2000年重大火山喷发的史实、对全球和中国气候的影响机理以及未来的研究方向。《中国科学: 地球科学》中英文版2024年第1期发文报道了该成果。

过去2000年火山活动外强迫重建资料显示：气候寒冷时期（公元530‒700年、1200‒1460年和1600‒1840年）均出现在频繁的重大火山喷发时期，而气候温暖时期（公元0‒200和900‒1100年）均发生于火山平静时期。发生在公元946年的长白山火山喷发是过去2000年中国最强的火山喷发。

研究发现，重大火山喷发后几年内，全球和中国均出现了显著的降温，但重建资料显示的降温幅度与火山强度并不完全一致（图1）。然而，气候模式模拟的降温与火山强度却有显著的线性关系。在年代际尺度上，当有连续的重大火山喷发时，北半球和中国都出现了年代际尺度的冷事件。重大火山喷发后第一年全球季风降水明显减少，而中国长江流域的降水则异常增加，华北、东北以及青藏高原南部，不同数据间存在不一致的响应。频繁的强火山爆发、火山叠加太阳活动极小期、气候系统内部变率叠加火山的作用都会导致北半球季风区和中国东部的年代际干旱事件。

图1 过去千年全球平均地表温度变化

(a)重建的全球火山外强迫; (b)重建的地表温度距平（°C）; (c) 气候模式模拟的全球年平均地表温度

研究团队总结前人基于树轮重建的厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）过去千年变化情况后发现，当热带重大火山喷发后会出现El Niño事件，并在随后迅速衰退为La Niña，期间引起了异常的西北太平洋反气旋，并将水汽输送到长江流域；然而，热带太平洋中部的珊瑚δ18O记录则表明，重大火山喷发并不会引起显著的El Niño事件，表明重建资料间存在差异性。频繁的重大火山喷发可以通过触发北极海冰扩张过程、海气相互作用及海洋内动力过程的变化进而影响大西洋多年代际振荡（AMO）位相变化。ENSO和AMO对火山的响应会进一步影响区域气候响应的差异，这可能会造成重建‒模拟资料的分歧。

未来的研究需要加强在火山影响下气候系统内部变率对气候的影响过程、天气‒季节内尺度变率变化以及气候突变等方面的深入理解，这依赖于火山外强迫重建的改进、平流层化学‒气溶胶‒气候模式的发展、重大火山气候效应的更全面揭示。