美國宇航局地球觀測站圖像由Joshua Stevens使用GOES圖像

正如美國宇航局的微波肢體探測機所檢測到的那樣，大量水蒸氣被拋入大氣層，最終可能會使地球表面暫時變暖。

當Hunga Tonga-Hunga Ha’apai火山于1月15日爆發(fā)時，它引發(fā)了一場席卷全球的海嘯，并引發(fā)了一場環(huán)繞全球兩次的音爆。南太平洋的水下噴發(fā)還向地球平流層噴射了一股巨大的水蒸氣， 足以填滿超過58，000個奧林匹克規(guī)模的游泳池。水蒸氣的絕對數(shù)量可能足以暫時影響地球的全球平均溫度。

“我們從未見過這樣的東西，”美國宇航局南加州噴氣推進實驗室的大氣科學家路易斯·米蘭（Luis Millán）說。他領(lǐng)導了一項新的研究，研究了湯加火山注入平流層的水蒸氣量，平流層是地球表面上方約8至33英里（12至53公里）之間的大氣層。

在這項發(fā)表在《地球物理研究快報》上的研究中，Millán和他的同事們估計，湯加火山噴發(fā)向地球平流層中排放了大約146太克（1太格拉克等于一萬億克）的水蒸氣 – 相當于該大氣層中已經(jīng)存在的水的10%。這幾乎是科學家估計的1991年菲律賓皮納圖博火山噴發(fā)進入平流層的水蒸氣量的四倍。

Millán分析了NASA的Aura衛(wèi)星上的微波肢體探空器（MLS）儀器的數(shù)據(jù)，該儀器測量大氣氣體，包括水蒸氣和臭氧。湯加火山爆發(fā)后，MLS團隊開始看到圖表外的水蒸氣讀數(shù)?！拔覀儽仨氉屑殭z查羽流中的所有測量值，以確保它們值得信賴，”Millán說。

持久的印象

火山爆發(fā)很少向平流層注入大量水。在NASA進行測量的18年中，只有另外兩次噴發(fā) – 2008年阿拉斯加的卡薩托奇事件和2015年智利的Calbuco噴發(fā) – 將相當數(shù)量的水蒸氣送到如此高的高度。但與湯加事件相比，這些只是曇花一現(xiàn)，前兩次火山爆發(fā)產(chǎn)生的水蒸氣迅速消散。另一方面，湯加火山注入的過量水蒸氣可能會在平流層中停留數(shù)年。

這種額外的水蒸氣可能會影響大氣化學，促進某些化學反應(yīng)，從而暫時加劇臭氧層的消耗。它還會影響表面溫度。像喀拉喀托和皮納圖博山這樣的大規(guī)?；鹕絿姲l(fā)通常通過將氣體，塵埃和灰燼反射回太空來冷卻地球表面。相比之下，湯加火山?jīng)]有向平流層注入大量的氣溶膠，火山噴發(fā)產(chǎn)生的大量水蒸氣可能具有小的暫時變暖效應(yīng)，因為水蒸氣會捕獲熱量。當額外的水蒸氣從平流層循環(huán)出來時，這種影響就會消散，并且不足以明顯加劇氣候變化的影響。

注入平流層的大量水可能只是因為水下火山的火山口 – 一個盆地形狀的洼地，通常在巖漿噴發(fā)或從火山下面的淺室排水后形成 – 在海洋中處于正確的深度：大約490英尺（150米）以下。任何較淺的海水，都不會有足夠的海水被噴發(fā)的巖漿過熱來解釋Millán和他的同事看到的平流層水蒸氣值。再深一點，海洋深處的巨大壓力都可能使火山爆發(fā)變得平息。

MLS儀器非常適合探測這種水蒸氣羽流，因為它可以觀察地球大氣層發(fā)出的自然微波信號。測量這些信號使MLS能夠“看到”像灰云這樣的障礙物，這些障礙物可以使平流層中測量水蒸氣的其他儀器失明?！癕LS是唯一具有足夠密集的覆蓋范圍以捕獲發(fā)生的水蒸氣羽流的儀器，也是唯一一個不受火山釋放的灰燼影響的儀器