科学探索|NASA模拟研究指出洪水玄武岩喷发会导致地球变暖并破坏臭氧层 NASA模拟研究指出洪水玄武岩喷

一项美国宇航局（NASA）的气候模拟研究表明 —— 被称作“洪水玄武岩喷发”（flood basalt eruptions）的超大型火山事件，会显著导致地球变暖、并破坏保护生命免受太阳紫外线辐射影响的臭氧层 —— 这点与先前的“火山活动或导致地球气候变冷”的观点相矛盾。

文章图片

动图（来自：NASA Goddard 视频片段）
模拟还表明，尽管火星和金星上常见的玄武岩喷发事件有助于让行星的气候变暖、但这类活动也会导致水流失，从而让它们远离了长期宜居的环境。
与持续数小时或数日的 Pinatubo、或今年 1 月的汤加火山爆发性喷发等事件不同，“洪水玄武岩喷发”特指具有一系列喷发事件的区域。
每起事件动辄持续数百年，总体影响更可能达到数十万年以上 —— 每次生物的大规模灭绝事件、以及历史上多次极其温暖的时期，几乎都与它相伴而生。
在发表于 2022 年 2 月 1 日出版的《地球物理研究快报》上的一篇文章中，研究一作、来自 NASA 戈达德太空飞行中的 Scott Guzewich 表示：“我们本预计模拟中会出现剧烈降温，但没想到短暂的冷却期被变暖效应给盖过” 。

文章图片

火星勘测轨道飞行器 HiRISE 拍摄的沉积物图像（NASA / University of Arizona）
虽然我们对臭氧损失并不感到意外，但这项模拟还是揭示了这项危害的潜在规模 ——较全球均值减少约 2/3，相当于整个地球的臭氧层像南极空洞那样薄。
具体说来是，研究人员借助戈达德“地球观测系统化学-气候模型”来模拟位于美国太平洋西北部、哥伦比亚河玄武岩（CRB）在 1500 - 1700 万年前长达四年的喷发阶段。
【科学探索|NASA模拟研究指出洪水玄武岩喷发会导致地球变暖并破坏臭氧层】模型计算了喷发对对流层（troposphere）的影响，作为大气湍流的最低层，这里含有大部分“干燥且平静”的水蒸气。
CRB 喷发可能是爆发事件的集合（1.9 英里 / 3 公里以下），它们协力将物质送到了对流层的上下层（分别约 8~10.5 / 13~17 公里高度）。
假设每四年喷发一次、并释放约 80% 的二氧化硫气体，则在全球范围内 —— 在变暖压倒冷却效应之前，大约有两年的净降温、然后是持续大约 15 年的变暖时期。

NASA Simulation Suggests Some Volcanoes Might Warm Climate（via）
据悉，这项研究是迄今针对“洪水玄武岩喷发”所做的最全面模拟，结合了大气化学与气候动力学对彼此的影响，揭示了早期模拟研究中缺失的重要反馈机制。

新模拟考虑到了喷发时所释放的大量二氧化硫气体，大气中的化学物质会迅速将这些气体分子转化为固体硫酸盐气溶胶。
被这些气溶胶挡回去的阳光会引发最初的冷却效果，但它本身也会吸收红外辐射，从而使对流层上下的高空大气变暖。
接着通常仅限于地表附近的水蒸气会混入原本极其干燥的平流层，甚至一度增加到 10000%。而水蒸气是一种相当有效的温室气体，其红外辐射会让地表变暖。

文章图片

随着水蒸气涌入平流层，预测也可解释臭氧消耗的严重性、且这涉及几种不同的方式。
首先是火山喷发后，平流层环流阻止臭氧形成的条件发生了变化。其次是平流层中的所有水，也会增强羟基（-OH）自由基的臭氧破坏作用。