在 19 世纪人类开始通过燃烧化石燃料使地球变暖之前,地球经历了长达几个世纪的大范围寒冷时期,称为小冰河时期。
科学家认为这股寒流可能是部分由火山喷发引发这使得大气变得更加朦胧,阻挡了一些射入的阳光。
这些火山喷发的记录很少,我们对它们的了解大多来自于火山喷发留下的痕迹。北极冰和树木年轮,这些内容是零碎的,有时甚至是矛盾的。
在一个新研究发表于自然由日内瓦大学塞巴斯蒂安·吉耶 (Sébastien Guillet) 领导的国际研究小组找到了另一种了解这些历史喷发的方法:通过研究中世纪手稿中对月食的描述。
暗食
研究人员收集了来自欧洲、中东和亚洲的数百份月食记录,记录了 1100 年至 1300 年期间的 187 次月食。
特别是,他们搜索了提供有关亮度和颜色信息的描述。日食期间。 其中大部分来自欧洲僧侣或神职人员,用拉丁文书写。
根据这些描述,研究人员对每次日全食中报告的月球颜色和亮度进行了排名。 日食越亮,当时的大气就越清澈:日食越暗表明高层大气中气溶胶颗粒的含量越高? 最近火山活动的标志。
下一步是将日食数据与气溶胶颗粒在大气中行为的模拟、现代卫星观测以及历史树木年轮记录的气候证据结合起来。
这使得研究人员能够比之前的冰芯记录更准确地估计罪魁祸首喷发的时间? 并确定哪些喷发到达平流层并且更有可能产生气候变冷效应。
月食告诉我们有关大气状况的哪些信息
总计是一道美丽的风景。 当太阳、地球和月球完美对齐时,我们的星球会阻挡直射阳光到达月球表面。
然而,地球大气层使地球周围的阳光发生弯曲。 因此,即使在月全食期间,也有一些阳光到达月球。
地球的大气层也会散射阳光,充当一个巨大的滤色镜。 光越蓝,散射越多? 这就是为什么白天的天空是蓝色的,也是为什么太阳在黎明和黄昏时显得红润。
在月全食期间,到达月球的阳光被地球大气层过滤,去除了大部分蓝色和黄色光。 到达月球的光线实际上是当时发生的所有黎明和所有黄昏的总和。
当时地球大气层的状态控制着有多少光被过滤。
火山如何影响月食
如果您曾在沙尘暴期间或烟雾弥漫的日子里看过日落,您就会知道堵塞天空的额外颗粒会产生深沉、鲜艳的红色和橙色。
想象一下,当海外野火肆虐时,发生了月全食。 大火会将烟雾和灰尘带入地球大气层,使月球在月食期间变得更红、更暗。
这让我们了解了火山的影响。 最大规模的火山喷发将大量物质注入地球平流层,并可在那里停留数月。
2022 年 1 月汤加火山喷发后的几个月里,澳大利亚各地看到的壮观的火山日落就是一个很好的例子。 这些物质一旦进入平流层,就会扩散到地球周围。
这对月食有什么影响? 事实证明,月食期间月球的亮度取决于平流层中的物质数量。 在大规模喷发后的几个月里,任何月食都会比正常情况明显更暗。
火山如何影响气候
火山喷发会将大量火山灰、二氧化硫和其他气体喷射到大气中。 喷发可能导致冷却或变暖(都是暂时的)。 其效果取决于火山喷出的物质、羽流达到的高度以及火山的位置。
二氧化硫尤为重要。 如果它到达平流层,它会与水蒸气发生反应,形成一层挥之不去的硫酸盐气溶胶。 这些气溶胶与火山灰一起阻挡和散射太阳辐射,通常导致地球表面变冷。
大型火山喷发,例如1991 年皮纳图博火山喷发在菲律宾和臭名昭著的1815 年坦博拉火山喷发在印度尼西亚,火山爆发后的几年里全球气温略有下降。 坦博拉之后,欧洲和北美经历了“没有夏天的一年” 1816 年。
另一方面,火山喷发产生的水蒸气和二氧化碳具有变暖效应。 它只是很小,因为当今所有的火山排放都会产生低于1%人类活动释放的二氧化碳。
汤加火山残留的平流层尘埃昨天导致了日落。@BOM_Vic @VicStormChasers @RobLee0871 @保罗约尔 @StormyKath @fluidprojectth1@Schwarzwald09@海尔莫 #余辉 #日落 #日落摄影 #日落恋人 #日落恋人 #melbourneweather #melbweather #墨尔本 pic.twitter.com/oVaDolZje6
? 天气风暴成像 ? (@Johnted_113)2022 年 6 月 18 日
火山、日食和气候的过去和未来
在火山研究中,历史报告和口头传统知识中的目击者叙述常常被忽视。 然而,纳入更广泛的知识来源对于帮助我们了解过去火山喷发对人类和环境的影响非常有价值。
在这项研究中,历史观测与冰记录以及树木年轮的气候重建相结合,使得这些古代火山喷发的时间更加精确。 反过来,这使我们能够更好地了解它们对欧洲中世纪气候的潜在影响。 这些信息可以帮助我们了解这些火山喷发在向小冰河时代的过渡中可能发挥的作用。
未来,火山可能需要更加努力才能创造出“黑暗”日食。 随着大气变暖,平流层的高度将会增加。 因此,可能需要更大规模的喷发才能将大量气溶胶释放到上层,它们将在那里徘徊,为子孙后代使月球变暗!
希瑟汉德利,特温特大学火山学和地球科学传播副教授兼兼职副教授,莫纳什大学和琼蒂·霍纳, 教授 (天体物理学),南昆士兰大学