火山活动与气候变迁的理论.pdf

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1、∼火山爆發對氣候的影響∼指導教授：徐勝一系級：地90甲學生：486230310楊慧萍486230339陳柔羽一、前言前陣子電影「火山爆發」上演，頗受好評，模擬實地遇上火山爆發噴發的情形，然則這只是火山活動對地表、生物直接的影響，背後還隱藏著一股不可預見的災害，但並不一定馬上在火山活動後發生，所以造成所謂的異常現象；經由科學資料記載、口述記載，以及科學實驗，大致可推論哪些異常現象，實地裡深受火山影響。這此報告，便透過火山活動對氣候影響的理論，推知異常現象、氣候變遷。二、火山活動與氣候變遷的理論火山活動對氣候的影響大致可分

2、為下列幾種：1.火山爆發與低溫最早將世界性低溫的原因歸因為火山噴發的是著名的富蘭克林Franklin(1784)。而美國氣象局的W.J.Humphreys，則將1816年，也就是「沒有夏季之年」，嚴寒的天氣歸因於火山爆發。Wexler(1956)＆Lamb(1970)＆Woodroffe(1970)指出過量的火山塵會引起冰期，除火山塵外，地球軌道變遷也會引起冰期及間冰期的來臨。但火山塵常阻礙陽光，且其週期比地球軌道變動短，因此在冰河期突然開始階段扮演更重要的角色。Budyko(1968)認為冰期是由於火山連續噴發而產生

3、的，低緯地區減少約50%的太陽輻射，而在高緯地區則因冰雪會反射太陽輻射，所以減少了約80%。2.火山噴出物Schneider＆Mass(1975)認為過去100年的氣候變動導因於火山塵、太陽黑子活動、人為的二氧化碳增加，其中以火山塵影響最大。Bryson＆Dittberner(1976)主張小噴發也可以影響氣候，他們認為硫酸鹽離子是在平流層火山塵幕中最重要影響氣候變動的因子。Mass＆Portman(1989)認為火山噴出物對氣候的影響，火山氣體要比火山塵來得重要。在平流層的火山氣懸膠體可減少20~30%的太陽輻射，但

4、是輻射減少的現象於噴發所的半球較明顯，並非全球一致的。火山爆發能夠把大量的氣體及灰塵射入高空，煙柱頂部最高可達50公里，深入平流層內部。火山塵幕的固體粒子可以長期在平流層飄浮，通常可達1年以上，最長可達10年以上。火山塵散射太陽輻射的能力比散射地面的長波輻射大30倍，且塵埃反射太陽輻射的作用比大氣分子強得多。一方面使太陽光在到達地表和被吸收前反射回太空而使地表變冷；另一方面，這些塵埃吸收地表輻射，使地表輻射的能量不易回太空，因而使地表增溫。雖然火山爆發的火山塵有使氣溫增溫及冷卻的雙重作用，但冾卻較增溫作用顯著，因此一般

5、而言，一次大型火山噴發後，地表稍微變冷。至於火山塵造成的氣候異常程度則視火山塵的高度、火山塵的粒子大小、火山塵化學成份而有所不同。火山爆發的噴出物富含許多氣體包括水蒸氣、亞硫氫、二氧化碳、氮氣等。其中有一些氣體可能和火山所導致氣溫改變有關。例如：當火山氣體富含二氧化硫時，二氧化硫的化學性很活躍，被火山噴至平流層時，經由光化反應形成硫酸霧。而亞硫酸氣體或硫化氫一旦和水蒸氣化合，便形成比火山灰更微細的硫酸鹽氣懸膠體，於是就以此形能長期飄浮在大氣中，妨礙日射而引起溫度下降。3.火山活動指標Lamb(1970)設計了DVI火山

6、塵幕指數(DVI=.97REt)，從爆發時間開始月平均直射日射量減少了多少(R)？噴煙的覆蓋面積有多大(E)？並參考觀測時間中緯度地區太陽或月亮的光學現象受氣懸膠體的影響有多久(t)？由此算出1883年印尼克拉卡托火山(Krakatao)爆發的DVI指數是1000。但DVI指標只考慮到火山塵，而忽鉻了在平流層更重要的氣懸膠體。NewhallandSelf(1982)利用噴出物的量及所到達的高度，設計VEI火山爆發指數，共分0~8級。VEI指數也因為缺乏平流層火山灰負載量的資料而受到批評，此外也忽略了不同緯度火山噴發的差

7、異。4.應用科技方面Hammer＆Dansgaard分別以導電率及氧的同位素來測定格陵蘭冰蓋酸性物質的含量，建立火山活動年表。Bryson(1980)使用湖泊沈積物中的花粉標本及碳14定年法來研究過去的一萬年裡氣候變遷的情形。他認為北半球氣溫變遷的長期趨勢是受火山活動的影響。茛據他的觀測，當太陽常數有1%的變遷時，北半球的平均氣溫就會改變攝氏1.2~2.0度。但因為有二氧化碳溫室效應抵銷的影響，所以實際溫度並沒有下降那麼多。5.其他Defant(1924)使用北大西洋北緯30~5度之間一系列氣壓壓力數和火山活動做對照。

8、他發現1881-1905年之間14次較大的噴發後，北大西洋氣壓平均約少了11%。Handler(1985)主張1871-1984年間印度西南季風與火山活動有密切的關聯。因為火山塵的阻擋，使太陽輻射減弱，造成海陸對比的差異縮小，因此大氣環流及季風的發展都會減弱，季風雨量的減少與緯度0-30度之間的氣懸膠體之存在有關。Robock(1