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编者按 今年春夏，全球多地的火山似乎约好了似的，先后活跃起来：4月，日本新燃岳火山大规模爆炸性喷发，喷出火山烟尘高达5000米；5月，印尼一火山喷发，浓烟上升到5500米的高度；最受关注的还属夏威夷火山喷发，基拉韦亚这一世界上喷发时间最长的活火山，5月发生了连续喷发，其中17日凌晨还喷出了9100米高的火山灰云……此情此景，不少人可能会联想起1991年菲律宾皮纳图博火山喷发带来的全球性降温，以及2010年冰岛火山爆发造成的全欧洲空域大停航。火山爆发与全球气温有着怎样的关联，它是否会导致飞机停航呢？我们一起来了解一下。 5月19日，夏威夷基拉韦亚火山岩浆溢出。美国地质调查局 夏威夷的基拉韦亚火山爆发在大岛南部海岸爆发了新的安全警告，岩浆开始流入海洋，引发了化学反应。美联社 1816年没有夏天。6月下雪，7月气温达到冰点，8月出现致命霜冻，农作物歉收，北美洲和欧洲成千上万人遭遇了饥荒。 同一时期，英国浪漫主义风景画家约瑟夫·玛罗德·威廉·特纳（J. M. W. Turner）画出了世界上最壮美的日落，遥远的天边充满了斑斓的色彩。 特纳的画作《奇切斯特运河》，反映了火山气溶胶影响下的天空。资料图 看似没有关系的两者之间却存在着必然的联系。正是超级火山爆发，喷涌而出的火山灰与其他混合物质遮天蔽日，“屏蔽”太阳辐射带来了寒冷，却也令满是浮尘的天空变得多姿多彩，成了艺术家笔下绝妙的风景。 1815年4月10日，印尼松巴哇岛上的坦博拉火山喷发。这场几乎可以被称作历史上最大规模的一次火山喷发，将无数吨火山灰送进了大气层。根据英国期刊《自然地理学进展》，当时坦博拉火山喷涌而出的火山灰和火山渣覆盖了方圆一百英里（约161公里）的区域，厚度达到了12英尺（约3.7米）。 这些被喷射到天空中的碎石和矿物质粒子，有一部分很快随风雨降落到地面，但由于爆发强度足够大，还有许多物质进入平流层，到了雨水冲刷不到的地方。它们在那里游荡多年，厚度有时会超过一千米。此外，火山喷发时释放出二氧化硫、硫化氢、氯化氢和氟化氢等气体物质。二氧化硫与水蒸气发生化学反应，形成硫酸气溶胶，也能在大气圈滞留数月至数年。 这些物质笼罩天空，大量太阳辐射被其反射，热量难以抵达近地面。此外，火山灰在高空进一步被氧化，亦能转化为气溶胶。气溶胶颗粒又是形成云层冰晶的凝结核，这也导致火山灰影响之处多阴雨天气。同时，该过程也会吸收大量太阳辐射。 正因为如此，次年夏天，成为历史上著名的“无夏之年”。不过，即便火山喷发的规模小一些，也能给气候带来很大影响。英国雷丁大学气象学家尼古拉斯·克林格曼（Nicholas Klingaman）在其著作《无夏之年》中写道，1883年印度尼西亚喀拉喀托火山喷发，尽管规模小得多，之后五年全球气温仍然出现了下降。 在全球变暖趋势显著的今天，全球气温下降似乎是件好事。但这种效果只是暂时的。当所有火山灰最终尘埃落定，变暖的步伐就会从它停下来的地方重新开始，且势头更加凶猛。 最令人担忧的是，全球变暖将可能导致更多火山爆发。2009年在英国伦敦大学学院举行的一个火山研究国际研讨会上，与会研究人员表示，随着全球气候变暖，火山顶部冰层融化、越来越薄，导致冰层压力减小，此外大量融水影响地理构造，火山内部压力平衡被打破，导致火山活动加剧。 我们可能会进入一个恶性循环的怪圈：全球变暖导致火山爆发，火山爆发带来短暂降温，恢复变暖，更多火山爆发……这难道是我们想要的未来？ 火山灰能帮助人类挡住气候变暖的脚步吗？ 科学家曾有过这样一种推测：人类可以人工制造气溶胶，并将其播撒到大气的平流层中，达成降温效果。从此，这种做法被视为地球工程的主要分支之一，被称作太阳辐射管理，在科学界热烈讨论。 平流层注入示意图 听起来很美好，但太阳辐射管理这一在全人类“头上动土”的工程仍受到无数的质疑。人类改造自然的尝试，经常伴随着预料不到的影响。就算忽视那些难以预料的负面影响，气溶胶会导致平流层臭氧的损耗，以及导致全球降水的减少和水循环的变弱也是已经被证明的后果。1991年皮纳图博火山喷发的时候，恒河的流量就曾创下最低纪录。 另一方面，有科学家担心这项工程会使人类骑虎难下。以气溶胶注入为例，它一旦开始就不能停止，否则气温会以更快的速度反弹。这样一来，即便气溶胶导致了其他危害，人类也不得不继续执行下去。哈佛大学气候模型专家彼得·欧文认为，太阳辐射管理是典型的治标不治本，因为气溶胶并不完全是二氧化碳的对立面，它仅能抵消温室气体的升温效应，温室气体的其他影响，如海洋酸化仍将继续存在。 经济学家也从自己的角度提出了风险：当人类感到有恃无恐时，会更倾向于冒险行为，就像古语所说的“善泳者溺”。如果人们认为可以通过地球工程降温，那么减排的动力就会减弱，可能会导致更多排放和更大的风险。 尽管争议巨大，但向平流层注入气溶胶的构想仍在走向现实，关于气候工程的研讨逐渐在国际间兴起。也许在不久的将来，经过审慎的试验与论证，这一由火山灰带给人类的灵感，能够成为我们对抗全球变暖的利器。 给飞机穿越火山灰柱设计线路，需要几步？ 从2010年4月14日开始，冰岛南部的艾雅法拉火山一个月来第二次喷发，释放的火山灰升向空中数英里，16日欧洲约三分之二的航班被迫取消。美联社 2010年4月16日，冰岛北部的雷克雅未克市机场，地勤人员给飞机发动机蒙上厚厚的保护性塑料膜。法新社 1 你需要知道怎样描摹出火山灰云外形卫星外形 火山灰云在哪儿，有多大面积，明天会飘到哪里……这些信息获取后，就能在水平方向上给飞机设计一个“路径最短”的线路。 2 你需要一颗配备“红外摄像头”的卫星外形 当火山灰云遇上气象云时，用可见光通道的仪器，或者说以人眼来看，是不容易把两者分开的。而红外通道仪器却可以把火山灰云从气象云中筛选出来。因为卫星传感器中特定的红外通道对火山灰云中的酸性矿物颗粒非常敏感，当用多个红外通道扫视大气时，能够一下子找出火山灰云。 3 剩下就是最难的列方程、解方程 这一次，是科学家们在解这道应用题。他们要做的是，先通过大量的物理模拟实验，为辐射亮度（y）和火山灰云参数（x）之间建立一个方程，然后就是在关键时刻把获取的y数据代入方程，求解出x，即航空部门极为关注的火山灰云的高度、粒子半径和柱浓度（地面单位面积里整个火山灰柱的浓度）。 象博士推荐（戳下方标题） 来源：中国气象报社 作者：张格苗 段昊书 刘钊 卢健 责任编辑：卞赟 |
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