a过去千年模拟火山爆发后次年地表温度异常与火山爆发强度间关系。b估算汤加火山爆发对全球地表温度影响。 中科院大气所 供图
这项从类比历史上大型火山爆发的角度估算汤加火山爆发的气候影响研究，由中国科学院大气物理研究所（中科院大气所）大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室（LASG）周天军研究员团队联合南京师范大学刘健教授、中山大学刘飞教授和浙江大学高超超副教授团队共同完成，成果论文3月1日在专业学术期刊《大气科学进展》（AAS）发表。
论文通讯作者周天军强调：“我们的估算结果表明，目前汤加火山的爆发不足以对全球气候产生显著影响，更不会影响全球变暖的趋势。”
他介绍说，卫星探测显示，这次汤加火山灰到达30公里高度，向平流层注入的二氧化硫总质量约为40万吨，成为1991年皮纳图博火山之后最大规模的火山爆发事件之一。
本次研究中，合作团队首先系统总结气候学界当前关于历史火山爆发对全球气候影响的科学认知水平，包括火山爆发后出现的表面温度下降、平流层温度升高、全球水循环和季风环流减弱、热带太平洋厄尔尼诺型海温异常以及欧亚大陆冬季增温等现象。在理解过去的火山爆发对气候影响的基础之上，他们使用基于气候系统模式的过去千年气候模拟试验数据，发现火山爆发后次年地表冷却的幅度与火山的强度之间存在显著的准线性关系，且模式能够较好地再现观测中火山爆发后的降温幅度和空间分布。
合作团队随后进一步将气候模拟中历史上大型南半球火山爆发对地表温度的影响通过比例因子推算到汤加火山爆发的强度，估算得出此次汤加火山爆发后次年全球平均地表温度仅下降0.004°C，这一幅度处于气候系统内部变率的范畴之内。其中，澳大利亚和南美洲部分地区降温超过0.01°C，中国大部分地区的降温在0.01°C以内。
论文第一作者、中科院大气所左萌博士表示，从近千年的历史来看，单一火山爆发的气候影响一般限于1-2年内。但如果在一定的时期内，火山爆发的频率集中地升高或者降低，则足以造成这个时期的气候异常，例如关于中世纪暖期（公元900-1300年）和小冰期（公元1550-1850年）的成因，一般认为前者是由于火山爆发的频率较低，而后者则源自火山爆发的频率较高，此外太阳辐照度的变化也有影响。“从历史上看，火山的爆发在时间上会有一定持续性，这次汤加火山的最终气候影响有多大，我们还需要密切监测其未来的活动态势”。
周天军补充指出，从统计的角度，火山爆发属于一种小概率事件，但若火山爆发的强度达到一定水平，则将产生较大的气候影响，对于这种“小概率高影响”事件，从防灾减灾的应急管理角度，国际上通常有预案准备。
他认为，中国从事火山气候影响的科研团队，中科院大气所、南京师范大学和中山大学专长于气候模式研发、模拟和预测，浙江大学专长于火山气溶胶的模拟和重建，若强强联手以构建“火山气候影响应急预测系统”为目标，从技术成熟度的角度衡量，目前已经具备很高可行性。