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1816年,新英格兰地区的农民在6月迎来了不合时宜的霜冻。7月,纽约州的湖面结了薄冰。8月,宾夕法尼亚的田野被白雪覆盖。在美国独立宣言发布40年后,这个年轻的国家遭遇了建国以来最严重的农业灾难——而没有人知道为什么。
同一年,欧洲的情况同样诡异。英国迎来了有记录以来最冷的夏季,瑞士的湖泊在8月结冰,德国农民目睹了的奇观。在亚洲,印度遭遇了毁灭性的霍乱大流行,中国的云南地区则经历了严重的饥荒。
所有这些事件,被后来的气象学家和历史学家追溯到了同一个源头——一座位于印度尼西亚松巴哇岛上的火山,名叫坦博拉(Tambora)。
场景还原:1815年4月10日,坦博拉火山开始了人类有记录以来最猛烈的火山喷发。爆炸声在2600公里外的苏门答腊都能听到。火山灰柱冲上了44公里的高空——直入平流层。约150立方公里的岩石和灰烬被抛向天空,相当于74000颗广岛的能量。但这还不是最关键的——最关键的是,坦博拉向平流层注入了约1.2亿吨的二氧化硫。这些二氧化硫在平流层中形成了硫酸盐气溶胶,像一面巨大的遮阳伞,将一部分太阳光直接反射回太空。全球气温因此在随后的一年中下降了约0.7至1.3摄氏度。这一个数字听起来不大,但它的效应集中在中高纬度地区的夏季——于是,1816年变成了没有夏天的一年。
坦博拉火山在1815年4月的喷发,被火山学家定为火山爆发指数(VEI)7级——这是有历史记录以来唯一的7级喷发(喀拉喀托1883年是6级,圣海伦斯1980年是5级)。但即使在今天,坦博拉喷发对全球气候的具体影响机制,仍有不少未解之处。
最令人困惑的问题是:为什么1816年的气候异常如此极端,而同样级别的火山喷发(如果有的话)却没有产生类似效果?20世纪的两次大型火山喷发——1982年埃尔奇琼(El Chichón)和1991年皮纳图博(Pinatubo)——都向平流层注入了相当的二氧化硫,但它们导致的全球降温分别只有约0.2℃和0.5℃,且维持的时间仅为1到2年。坦博拉的影响却持续了至少3年,且降温幅度明显更大。
一组令人震惊的数字:坦博拉喷发后,全球气温下降了约0.7至1.3℃。在欧洲和北美,1816年6月至8月的平均气温比正常值低了3至5℃。在瑞士,1816年7月记录了零度以下的低温——这在当地有气象记录以来是绝无仅有的。而坦博拉喷发释放的硫酸盐气溶胶,需要大约2到3年才能完全从平流层中沉降清除。这在某种程度上预示着,1817年和1818年的气候也受到了显著影响,只是程度逐年减弱。
近年来,气候学家在研究1810年代早期的气候数据时,发现了一个令人不安的事实:在坦博拉喷发之前,全球气温已经处于一个异常偏冷的状态。
树木年轮数据、冰芯记录和珊瑚生长线年左右,全球气温出现了一次突然的下降。这次降温的规模约0.2℃,虽然不如坦博拉之后的降温那么剧烈,但它的原因是完全未知的。气候学家猜测,在1809年有几率发生了另一次大型火山喷发,但到今天都没有找到确切的喷发地点。
2003年,一项发表在《自然》杂志上的研究提出,1809年的降温可能与一座未知火山的喷发有关,位置可能在热带地区。但直到今天,这座未知火山的身份仍然是一个谜。更令人不安的是:如果1809年确实有一次大型火山喷发,而它加上坦博拉的效应,才共同造就了1816年的极端气候——那么,当今世界上还有多少休眠中的火山,具备同时喷发并引发全球气候灾难的潜力?
冰芯中的指纹:南极和格陵兰的冰芯记录,是研究历史火山喷发的黄金档案。每当有一次大型火山喷发,平流层中的硫酸盐就会逐渐沉降到极地冰盖上,形成一层可以精确测定年代的酸性层。通过这一些酸性层,科学家已经建立了一个跨越2000年的火山喷发时间表。但1809年的那一层酸性信号非常微弱且分布异常——它出现在南极冰芯中,在格陵兰冰芯中却几乎不可见。这种南北不对称的原因,至今没有圆满的解释。
1816年的气候异常,可能不只有火山一个凶手。近年来的一些研究指出,厄尔尼诺现象(El Niño)可能在1815至1817年间也处于一个异常活跃的阶段,并与坦博拉火山的气溶胶效应发生了叠加共振。
厄尔尼诺是指赤道太平洋东部和中部海温异常升高的现象,它会扰乱全球的大气环流模式。当火山气溶胶导致的平流层冷却效应,与厄尔尼诺导致的对流层加热效应同时发生时,全球气候系统也许会出现极端异常的响应——但这一假说的量化证据仍然不足。
更复杂的是,火山喷发本身可能触发或加剧厄尔尼诺事件。1991年皮纳图博喷发后,气象学家观察到了赤道太平洋海温的异常变化,暗示火山喷发可能通过影响沃克环流(Walker Circulation)来干扰厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)的周期。如果坦博拉喷发确实触发了一次强厄尔尼诺,那么1816年的气候灾难就是火山+厄尔尼诺的双重打击——而这种组合在今天是否可能重演,是现代气候模型仍然难以准确模拟的课题。
被改变的历史:1816年的无夏之年不单单是一个气候事件,它深刻地改变了人类历史。在欧洲,农业歉收导致了大规模饥荒和暴动,直接催生了1820年代的欧洲革命浪潮。在美国,新英格兰地区的农民因连续三年的作物失败而大规模西迁,改变了美国的人口分布格局。而最令人意想不到的副产品,可能是科幻小说的诞生——1816年那个被大雨困在日内瓦别墅里的夏天,促使玛丽·雪莱写出了《弗兰肯斯坦》,而拜伦勋爵则开始写作《曼弗雷德》。一场火山喷发,间接催生了整个哥特文学传统。
坦博拉级别的火山喷发,在今天如果发生,后果将远超1816年。原因很简单:今天的世界人口是1816年的约50倍,且全球粮食供应链的高度互联意味着,任何一个主要农业区的气候异常都会迅速传导至全球。
目前被密切监测的超级火山候选者包括:印尼的多巴湖(Lake Toba)(上次喷发在约74000年前,VEI 8级)、美国黄石、新西兰的陶波火山(Taupō)、意大利的坎皮佛莱格雷(Campi Flegrei)。这些火山中的任何一座如果发生大规模喷发,都可能会重现或超过坦博拉的气候效应。
互动线年的无夏之年催生了文学杰作(玛丽·雪莱的《弗兰肯斯坦》)。你认为极端气候事件与人类创造力之间,是不是真的存在某种深层的联系?今天的气候平均状态随时间的变化,是否也在以某种方式塑造着新的文化表达?
话题二:如果今天发生一次坦博拉级别的火山喷发,你认为人类社会最薄弱的环节在哪里——是粮食生产、能源供应、国际冲突,还是信息传递?我们是不是为这种低概率、高影响的事件做好了准备?