超级火山爆发将导致小冰期卷土重来

杨冬红^1,2, 杨学祥³

1 吉林大学古生物学与地层学研究中心, 长春 130026

2 吉林大学东北亚生物演化与环境教育部重点实验室, 长春  130026

3 吉林大学地球探测科学与技术学院, 长春 130026

摘  要  大多数学者认为，15-18世纪的小冰期是由太阳辐射减弱或火山喷发单一作用或共同作用引起，火山灰中含有大量悬浮颗粒，阻碍了太阳辐射抵达地球表面。最近研究表明，小冰期从13世纪开始，源于公元1275年和1300年之间的4次火山喷发。在过去的450年，最近研究发现了火山喷发与大气和海洋低温的联系，短期的变冷时代从13世纪到18世纪，大气和海洋系统被火山喷发所控制。

关键词  火山，太阳辐射，温室效应，小冰期，地球自转

1 引言

   腾讯科学2016年01月08日07:26报道，专家认为：未来80年内超级火山爆发或致严重灾难。科学家们警告称，地球正处于“火山季”期间，有高达10%的几率爆发超级火山，数百万人可能因此死亡。

   科学家称，火山是人类生存的最大威胁。

   腾讯科学讯据英国《每日快报》称，科学家们担忧真的会有超级火山爆发，杀死数百万人并毁灭地球。欧洲科学家基金会的专家们称，火山——特别是像黄石公园中那样的超级火山，给地球和人类带来的威胁超过小行星、地震、核武器和全球变暖。

   我们目前几乎没有可行的计划来应对这些定时炸弹，专家推断在接下来的80年来很可能发生超级火山爆发。世界上最危险的活火山包括黄石公园的超级火山、维苏威火山和波波卡佩特火山。研究团队称，如果这些火山中的一座或者其它任何大型火山突然喷发，会导致数百万人死亡，而且地球的大气将遍布灰尘和其它有毒物质。

   专家预测，一座大型火山在80年内出现喷发的几率达到了5%到10%。此前就有科学家担忧黄石公园的超级火山可能在未来70年内的某个时间爆发，这座火山喷发会摧毁美国西部并影响全球历史进程。

   科学家们在报告中警告称，全球各国政府为这类灾难的准备事实上是不充足的。在过去数十年里，地震才是灾难和破坏的主要起因，虽然带来全球风险的火山喷发并不频繁，但其影响却超过了最强烈的地震。

   报告也对其它的重大灾害进行了评估，其中包括地震、干旱、洪水、海啸、飓风、雪崩和野火等。专家在报告中做出推断：“超级火山所带来的相关风险要高于其它的自然灾害。火山喷发对大气和气候的影响更加严重，能够导致食品和饮水安全方面的重大问题，饥荒和疾病也会广泛传播。”

科学家们声称，在过去300多年对火山活动的研究表明，我们目前正处于“火山季“期间，这就意味着火山活动的增多。科学家表示，火山在11月到4月更可能在北半球爆发，因为此时的冰、雨和降雪能够压紧基岩。

http://tech.qq.com/a/20160108/009820.htm

1816年，全球性的低温袭击了从欧洲、美洲甚至中国，北半球平均气温下降了0.4-0.7℃，与道尔顿极小期有关，此前的蒙德极小期造成北半球持续70年的连续低温。但是，造成1816年寒冷现象的更直接原因是1815年坦博拉火山喷发，1809年也发生了火山喷发^[1-3]。在此期间还有两次火山爆发，分别发生在1812年的加勒比海地区和1814年的菲律宾。

最新研究认为，地球小冰期始于13世纪后期，可能从1275年至1300年间就开始了，在大约50年时间里，热带地区相继发生了4次大规模火山爆发。由于喷出的火山灰中含有大量悬浮颗粒，阻碍了太阳辐射抵达地球表面，北半球在相对很短的时期内不断遭遇“降温”，这种累积效应使北半球突然进入冰期。1430年到1450年，也发生了一轮大规模火山喷发，其中包括瓦努阿图的火山，导致几个世纪的寒冷时期“小冰期”的到来^{[4, 5]}。

2010年冰岛火山喷发后，火山活动对气候的影响重新引起人们的关注，伴随火山资料的增多，研究火山活动对气候的影响不仅成为可能，而且有重大的现实意义。

2 火山喷发在小冰期中的致冷作用

从15至17世纪的200余年小冰期时期，世界上强震很多，其它自然灾害（如瘟疫流行）也很集中，这正是太阳黑子的蒙德极小值期^[6]。人们往往把太阳黑子延长极小期当作小冰期气候产生的原因。进一步的研究表明，火山活动对小冰期有重要影响。小冰期对应强火山活动，小气候最适期对应弱火山活动。因为火山灰和二氧化硫等火山喷发物到达平流层后，较小的气溶胶可在数月内传播到全球，并可在平流层内持续漂浮1-3年，使太阳直接辐射减弱，造成大气降温^[7-10]。太阳活动和火山活动是小冰期气候变化的主要因素，下一个太阳黑子延长极小期已经到来^[7-14]。

研究表明，全球强火山活动存在显著的88年左右和100年左右世纪尺度周期循环，还存在33年左右年代际尺度周期循环以及与太阳活动相联系的准11年周期^[15]。火山活动是地球气候异常变化十分重要的影响因子，特别是WEI5级以上的强火山活动，其影响是全球性的^[15-18]。

曲维政等人根据六百多年全球VEI 5级以上火山活动资料分析和谱分析以及与北半球地面气温、西太平洋高压SLP、北大西洋高压SLP和北大西洋西风漂流区SSTA对比分析得知：全球强火山活动存在显著的88年左右和100年左右世纪尺度周期循环，还存在33年左右年代际尺度周期循环以及与太阳活动相联系的准11年周期；夏季七月西太平洋副热带高压SLP存在与火山活动基本一致的准33年周期波动，这可能是对于火山活动准33年周期的响应；在北大西洋,火山活动激发了夏季北大西洋副高88年周期波动、冬季1月北大西洋西风漂流区SSTA 100年周期振荡和夏季7月SSTA 88年周期振荡；北半球地面温度88年周期波动可能是对火山活动88年周期的响应^[15]。研究表明，火山活动是地球气候异常变化十分重要的影响因子，特别是WEI5级以上的强火山活动，其影响是全球性的^[15-18]。

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图1 1400-2000年全球5级以上火山活动指数17年滑动平均曲线（细实线）与88年准周期曲线（粗虚线）

太阳黑子周期活动规律性影响地球气候。在太阳黑子非活跃时期，北美和欧洲部分地区常遭遇极端天气。在2008年至2010年，太阳黑子处于活动谷年，美国与欧洲部分地区遭遇严冬。复杂计算机模型模拟到长期气候状况，证实在太阳黑子活动谷年，异常冷空气在赤道大气上空形成，造成大气热量重新分配和大气环流变化，令欧洲北部和美国遭遇异常低温和暴风雪，加拿大和地中海地区气候则变得更为温和。进入活动峰年，情况相反^[19]。

太阳黑子周期长度的变化与地球冷暖变化也具有相关性。用太阳黑子周期长度同地球温度做比较，地球的增温和降温与太阳黑子周期长度变化是相当吻合的，当黑子周期变短，地球增温，当黑子周期变长，地球降温，太阳黑子周期长度的变化与地球冷暖变化有很好的相关性。太阳黑子延长极小期会带来寒冷，常规的太阳黑子周期的长度变化也能带来地球气温变化^[20]。两种尺度划分的地球冷暖周期是一致的^[21]。最近的一次太阳黑子周期长度为12.4年，表明21世纪太阳黑子超长极小期的到来。

最近的研究表明，不仅太阳活动具有11年周期，潮汐具有11年和1800年的周期波动，气候变冷周期与潮汐变化周期相一致^[22,23]。火山喷发11、33、88年周期是太阳活动和潮汐变化11年周期叠加的结果，潮汐激发地震火山活动得到越来越多研究的证明，而且深海及其边缘的特大地震可以导致气候变冷^[24-31]。

表1 太阳活动、火山喷发、强潮汐和低温期的对应关系

Table 1 The relation of solar activity, volcanic eruption,tides and lower temprature

注：数据来自文献[1-5，8-23]。

从2003年开始，天文学家就一再预测到太阳活动变弱的趋势，一个类似道尔顿极小期的太阳活动低值正在到来，长度可能更长^[9-12]。太阳活动周期变长是太阳活动减弱的一个明显的标志。2011年美国科研人员预测，太阳将进入不寻常且时间较长的“超级安静模式”，大约从2020年开始，太阳黑子活动或许会消失几年甚至几十年。这些科研人员在美国天文学会太阳物理学分会年会上发表3份研究报告说，人们熟悉的太阳黑子活动或许将进入“冬眠”，这种情况自17世纪以来从未出现^[32]。

根据潮汐变化1800年周期，小冰期时期对应潮汐强度高峰，而目前潮汐强度低谷对应全球变暖，变暖高峰在24世纪，直到3107年潮汐达到新的高峰，引发新一轮小冰期。

潮汐还有200年和60年周期，对应太阳黑子超长极小期和太平洋十年涛动，目前200年周期和60年周期都处于变冷初期阶段，所以，此次变冷规模要小于道尔顿极小期^[23]。如果超级火山发生，将增强21世纪太阳黑子延长极小期的变冷规模。

3 讨论和结论

火山喷发出的火山灰能够遮蔽阳光，具有致冷作用。大多数学者认为，15-18世纪的小冰期是由太阳辐射减弱或火山喷发单一作用或共同作用引起，火山灰中含有大量悬浮颗粒，阻碍了太阳辐射抵达地球表面。最近研究表明，小冰期从13世纪开始，源于公元1275年和1300年之间的4次火山喷发。在过去的450年，最近研究发现了火山喷发与大气和海洋低温的联系，短期的变冷时代从13世纪到18世纪，大气和海洋系统被火山喷发所控制。

在过去300多年对火山活动的研究表明，我们目前正处于“火山季“期间，这就意味着火山活动的增多。

小冰期与火山活动和太阳黑子延长极小期有很好的对应关系。如果超级火山在近期发生，将增强21世纪太阳黑子延长极小期的变冷规模，给人类生活带来巨大的灾难。

超级火山爆发将导致小冰期卷土重来

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