这段循环视频显示了2022年1月15日洪加汤加洪加哈拜火山水下喷发产生的伞状云。GOES-17卫星拍摄了一系列图像,其中还显示了新月形冲击波和闪电。
影像来源:NASA Earth Observatory image by Joshua Stevens using GOES imagery courtesy of NOAA and NESDIS

NASA的微波临边探测器探测到,大量的水蒸气涌入大气层,最终可能导致地球表面暂时变暖。

1月15日,亨加汤加-亨加-哈拜火山爆发,引发了一场席卷全球的海啸,并引发了环绕地球两周的音爆。南太平洋海底的火山喷发还向地球平流层喷射出巨大的水蒸气,足以填满58,000多个奥运会大小的游泳池。大量的水蒸气足以暂时影响地球的全球平均温度。

“我们从未见过这样的景象。”南加州NASA喷气推进实验室的大气科学家路易斯·米兰说。他领导了一项新的研究,研究汤加火山注入平流层的水蒸气量,平流层是地球表面上方约8至33英里(12至53公里)的大气层。

在这项发表在《地球物理研究快报》上的研究中,米兰和他的同事估计汤加火山爆发向地球平流层输送了约146太克(1太克相当于1万亿克)的水蒸气——相当于大气层中已经存在的水的10%。这几乎是科学家估计的1991年菲律宾皮纳图博火山喷发进入平流层的水汽量的四倍。

这张卫星图像显示,2015年4月,在2022年1月爆发的水下火山喷发摧毁了波利尼西亚岛的大部分之前,洪阿哈阿帕伊岛仍然完好无损。
影像来源:NASA Earth Observatory image by Jesse Allen, using Landsat data from the U.S. Geological Survey

米兰分析了来自NASA Aura卫星上的微波临边探测器(MLS)仪器的数据,该仪器测量大气气体,包括水蒸气和臭氧。汤加火山爆发后,MLS团队开始看到超出图表的水蒸气读数。“我们必须仔细检查喷流中的所有测量结果,以确保数据可信。”米兰说。

持久的印象

火山爆发很少向平流层输送大量的水。在NASA进行测量的18年中,只有另外两次喷发(2008年阿拉斯加的喀拉喀托火山和2015年智利的卡尔布科喷发)向如此高的海拔地区输送了相当数量的水蒸气。但与汤加事件相比,这些只是昙花一现,之前两次喷发的水蒸气都很快消散。另一方面,汤加火山注入的过量水蒸气可能会在平流层中停留数年。

这些额外的水蒸气可能会影响大气化学,促进某些化学反应,从而暂时加剧臭氧层的损耗。它还可能影响地表温度。像喀拉喀托火山和皮纳图博火山这样的大规模火山喷发通常通过喷射气体、灰尘和火山灰将阳光反射回太空来冷却地球表面。相比之下,汤加火山没有向平流层注入大量气溶胶,喷发产生的大量水蒸气可能会产生短暂的小增温效应,因为水蒸气可以吸收热量。当额外的水蒸气从平流层循环出去时,这种影响将消失,不足以显著加剧气候变化的影响。

2022年1月16日的图像显示了前一天发生的洪阿哈阿帕伊岛火山火山喷发的火山灰喷流。一名宇航员从国际空间站拍下了喷流的照片。
影像来源:NASA

注入平流层的水量之大可能是因为水下火山口(一个盆地状的凹陷,通常是在岩浆喷发或从火山下面的一个浅腔中流出后形成)正好位于海洋中的合适深度:大约490英尺(150米)以下。如果浅一点,就不会有足够多的海水被喷发的岩浆加热,来解释米兰和他的同事们看到的平流层水蒸气值。如果再深一点,海洋深处的巨大压力就可能抑制火山喷发。

MLS仪器非常适合检测这种水蒸气喷流,因为它可以观测到从地球大气层发出的自然微波信号。 测量这些信号,MLS能够“看穿”火山灰云这样的障碍物,这些障碍物可以遮挡其他测量平流层水汽的仪器。“MLS 是唯一一台覆盖密度足够大的仪器,能够捕捉到当时的水蒸气喷流,也是唯一一台不受火山灰影响的仪器。”米兰说。

MLS仪器由JPL设计和制造,由位于帕萨迪纳的加州理工学院为NASA管理。NASA戈达德航天飞行中心负责Aura任务。

参考来源:

https://www.nasa.gov/feature/jpl/tonga-eruption-blasted-unprecedented-amount-of-water-into-stratosphere

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