汤加火山爆发将前所未有的水量冲入平流层

这段循环视频显示了2022年1月15日汤加洪加哈派火山水下喷发产生的伞形云。GOES-17卫星捕捉到了一系列图像，这些图像还显示了新月形的冲击波和雷击。

美国国家航空航天局的微波四肢探测器探测到，大量的水蒸气被抛入大气层，最终可能会使地球表面暂时变暖。

1月15日，汤加Hunga Ha’apai火山爆发，海啸席卷全球，并引发了两次环绕全球的音爆。南太平洋的水下喷发还向地球平流层喷出了一股巨大的水蒸气，足以填满5.8万多个奥运会规模的游泳池。水蒸气的绝对数量可能足以暂时影响地球的全球平均温度。

位于南加州的美国航空航天局喷气推进实验室的大气科学家路易斯•米兰说：“我们从未见过这样的情况。”他领导了一项新的研究，研究了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。

在发表在《地球物理研究快报》上的这项研究中，Millán和他的同事估计，汤加火山喷发向地球平流层输送了约146太克（1太克相当于一万亿克）的水蒸气，相当于该大气层中已有水的10%。这几乎是科学家估计的1991年菲律宾皮纳图博火山喷发时释放到平流层的水蒸气量的四倍。

这张卫星图像显示了2015年4月完整的Hunga Tonga Hunga Ha'apai，几年前，2022年1月，一场水下火山爆发摧毁了波利尼西亚岛的大部分地区。

Millán分析了美国国家航空航天局Aura卫星上微波边缘探测器（MLS）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，美国职业足球大联盟的球队开始看到超出图表的水蒸气读数。Millán说：“我们必须仔细检查羽流中的所有测量结果，以确保它们是可信的。”

持久印象

火山喷发很少向平流层注入大量的水。在美国国家航空航天局进行测量的18年中，只有另外两次火山喷发——2008年阿拉斯加的卡萨托奇火山喷发和2015年智利的卡尔布科火山喷发——向如此高的高度输送了可观的水蒸气。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消耗。它还可能影响表面温度。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出气体、灰尘和火山灰来冷却地球表面，将阳光反射回太空。相比之下，汤加火山没有向平流层注入大量气溶胶，火山喷发产生的大量水蒸气可能会产生短暂的小变暖效应，因为水蒸气会锁住热量。当额外的水蒸气循环出平流层时，这种影响会消散，不足以明显加剧气候变化的影响。

2022年1月16日的一张图片显示了前一天发生的Hunga Tonga Hunga Ha'apai火山喷发产生的火山灰羽。一名宇航员在国际空间站拍摄了一张羽状物的照片。

注入平流层的水量之所以如此之大，可能是因为水下火山的破火山口——一个通常在岩浆喷发或从火山下浅室排出后形成的盆地状凹陷——在海洋中的深度刚好合适：大约490英尺（150米）深。任何更浅的地方，都不会有足够的海水被喷发的岩浆过热，来解释Millán和他的同事看到的平流层水蒸气值。再深一点，海洋深处的巨大压力都可能使火山喷发减弱。

MLS仪器能够很好地探测到这种水蒸气羽流，因为它可以观测到地球大气层发出的自然微波信号。测量这些信号使MLS能够“看到”像火山灰云这样的障碍物，这些障碍物会使平流层中测量水蒸气的其他仪器失明。Millán说：“MLS是唯一一个覆盖范围足够密的仪器，可以捕捉到发生时的水蒸气羽流，也是唯一一个没有受到火山灰影响的仪器。”

MLS仪器由喷气推进实验室设计和制造，该实验室由帕萨迪纳的加州理工学院为美国国家航空航天局管理。美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心负责Aura任务。