超級火山噴發會對全球氣候造成什麼後果?

假如超級火山噴發對世界的氣候會產生什麼後果?以人類的力量能否引導火山的噴發?


1.如果是黃石的話,大半個美國被岩漿覆蓋,全球進入火山冬天。
2.不能


其實不用考慮超級火山 歷史上的火山噴發就對氣候產生過巨大的影響

全球範圍內在公元10到14世紀之間有過一個不正常的溫暖時期:中世紀暖期 Medieval Warm Period (MWP) 而在15世紀到20世紀左右又出現一個寒冷時期:小冰期 Little Ice Age (LIA) 而主流觀點認為 有足夠的證據表明 火山活動頻率的不同是這兩個時期產生的主因之一 火山噴發可以釋放大量的煙塵顆粒 直接阻擋陽光 或者作為凝結核增加雲量 反射太陽輻射 而火山噴發釋放的二氧化硫 能形成硫酸顆粒 在大氣層中停留數年之久 進一步削減太陽輻射 所以火山爆發越頻繁 地球氣溫可能就會越低 而研究發現 小冰期時段內的火山活動遠高於中世紀暖期 正好印證了這一觀點

除去遠的 近現代的大型火山噴發也對全球氣候產生了很大的影響 1991年菲律賓的皮納圖博火山大噴發 其規模巨大 使得山峰高度驟降300米!巨大量的二氧化硫被釋放進入大氣層 減少了地球上10%的陽光 導致地球進入兩年的火山冬天

-----------------------------------------------------
PS. 其實火山活動促成小冰期不是新理論了,在答主助教的本科生課上 它是直接被老師用來出考題的。

在此補上兩篇參考文獻:
1979年Science上發表的 The "Little Ice Age": Northern Hemisphere Average Observation and Model Calculations.

2012年GRL上發表的 Abrupt onset of the Little Ice Age triggered by volcanism and sustained by sea-ice/ocean feedbacks.


題主所說的超級火山是地幔柱嗎。
百度百科的解釋

地幔柱(mantle plume),深部地幔熱對流運動中的一股上升的圓柱狀固態物質的熱塑性流,即從軟流圈或下地幔湧起並穿透岩石圈而成的熱地幔物質柱狀體。它在地表或洋底出露時就表現為熱點。熱點上的地熱流值大大高於周圍廣大地區,甚至會形成孤立的火山。

下面的內容摘自果殼來自地幔的毀滅之柱 作者:溯鷹

火山,是地球深部岩漿的輸出口。它的噴發已然可怕,但找遍地球,哪怕把島弧鏈和洋中脊這種大型火山帶都包括進去,都從來沒有哪種岩漿事件,能與那種被稱為「大火成岩省」的星球級岩漿溢流體系相提並論。與現代能見到的火山噴發相比,大火成岩省根本就是完全不在一個層面上的另一種星球圖景。人們雖然可(wàn)惜(xìng)地(a)沒有生活在大火成岩省極盛噴發的時代,沒法實際見到它的模樣,但我們的地球科學家卻可以精確地告訴人們:大火成岩省實在太大了,大到能覆蓋三分之一個西伯利亞地域,更可怕的是,這麼大的岩漿區域並不是在極長的時間內緩慢累積出來的——它的發育完成僅僅需要十分之一個標準地質時間單位。

這種大火成岩省的噴發,便是地幔柱直接拱裂岩石圈的可怕後果。咱們還是回到根源上想一想——地幔柱是什麼?它是一個行星在極短時間內大規模釋放內部核熱的極端手段,而且,這種手段還不是板塊運動那樣熱能對動能的轉化——而是將最深部的熱能直接輸出到地表,輸出到大氣圈、水圈、生物圈這些地表的圈層。

如此規模的熱量,一旦以CO2
等岩漿揮發份為載體輸出,會造成極大規模的溫室效應。但與此同時,另一種主要的岩漿揮發份——SO2
,又會積極地與大氣中的水分結合,形成硫酸的氣溶膠,不僅讓酸雨「滋潤四方水土」,更能有效地反射射至地表的太陽光,令局部產生冷室效應。在氣候的冷熱失調下,生物圈就只能有一種回饋方式了——滅絕。

於是,西伯利亞大火成岩省噴發後,就有了二疊紀末那場亘古大滅絕,超過95%的物種被清洗,偉大的古生代生物群至此被徹底摧垮,永遠地凝固在了歷史的記錄中。自生物大爆發以來,持續3億年的「遠古生物時代」就此便結束了,歷史進入「中古生物時代」的第一個紀元——三疊紀。又過了很長一段時間後,中央大西省噴發,把這個三疊紀連同它的生物群一起從地球日曆上徹底撕掉,迎來侏羅紀。侏羅紀把恐龍推向了歷史的高潮,然後繁盛了幾千萬年,在白堊紀的末期,印度德乾地區又出現了大火成岩省)——這次好像還偶然跟地外事件重合到了一起——導致中生代恐龍王國直接歇菜,讓「新生生物時代」的哺乳動物開心地充填空空如也的生態位。


大滅絕與巨型岩漿溢流事件的時間匹配圖,其中紅色的線條表示巨型岩漿溢流事件。括弧內標出的是海底溢流事件,其中OJP表示翁通爪哇海台、KP表示凱爾蓋朗海台、CP表示加勒比海台。
圖片出處:http://elements.geoscienceworld.org

古生代被地幔柱毀了,中生代被地幔柱毀了,咱們現在依然生活在新生代。地幔柱,不再來一發嗎?

事實告訴我們,當下的地球內部不僅的確存在著地幔柱,而且還有兩個:非洲下面一個,太平洋下面一個。2012年世界末日的才剛消停,地學界權威的學術雜誌《地球與行星科學學報》便發布了一個震撼性的研究(參考文獻3),把更精確的事實告訴了我們——

原來,這些地幔柱早就已經在醞釀了。

在地核與地幔的邊界,幾乎能覆蓋整個太平洋的大型低波速域(LLSVP)正在潛伏著。為何會有低波速?溫度高了,密度低了,已經開始不正常了。在這些LLSVP中,溫度持續升高,最終使熱力/密度分異強化為化學分異——浮力大的物質會集中聚攏起來,進一步演化,最終形成流動性更高、活動性更強烈的超強低波速域(ULVZ)。ULVZ裡邊的物質已經開始發生大規模的部分熔融了——說更通俗點其實就是更加高溫的岩漿,只要噴出來就可以直接玩滅絕了。不過還好,研究指出,目前這些ULVZ還是非常局部的。但是,它們畢竟在緩緩聚攏。一旦它們絲縷相連,上升到地表,新生代估計也就差不多了。

EPSL 2013年2月所發布的最新研究中量化出的LLSVP面積。通過大陸的輪廓(白色線條)可以直觀認識其大小。
圖片來源:參考文獻3

有兩個消息。一個壞消息是,它們的確已經在高速地匯聚上升了——否則科學家們不可能告訴你現在地球上已經有兩個地幔柱;但另一個好消息是,在地學上一切離開時間談災難的行為都是不靠譜的。永遠記住,地球科學的基本時間單位不是「年」而是「百萬年」,所以,就算它們「瞬間發生」,這個瞬間也過於漫長。


先說後面問題,如果人類在已經非常地表岩漿狀況已經非常敏感的地區如同黃石公園一類的地方鑽孔並且在孔洞內引爆大當量核武的話,可以引起火山噴發,因為這些地方本來就要噴發了

另外還要糾正一個概念就是超級火山並不能囊括西伯利亞暗色岩這種現象。超級火山的普遍情況如同下圖

其顯著特點為:

1、噴發前,熔岩在地表岩層下方聚集成一個超大的岩漿房

2、噴發時,普遍為超普林尼型噴發,噴發柱可達50公里高,且噴出物質以火山灰為主(是的,看清楚噴出來的不是流動的熔岩)

3、噴發後,岩漿房塌陷形成幾十公里大的破火山口

4、噴發時間一般不超過1到2個星期

5、一般一個地方的超級火山會在幾十萬年後再度噴發,存在重複期

6、普遍出現於板塊交界處,但是也有黃石公園這樣的奇葩

其對全球氣候的影響非常劇烈但是時間非常短暫,如果現在噴發的話可能會影響5到10年的時間。其表現為:

1、火山灰和二氧化硫氣溶膠造成廣大地區光照下降1/3

2、臨近火山口的地區出現酸雨

3、大氣溫度下降6攝氏度

但是不要小看了下降6攝氏度這一點,下降幅度這麼大,將導致人口密集的廣大中緯度地區在冬季遭遇到酷寒侵襲,很多地方的氣溫比如莫斯科和瀋陽札幌這樣的城市到了冬季都會低到零下40攝氏度(零下40華氏度也沒關係,零下40的時候這兩個溫度是一樣的),很容易就會引發嚴重的組織凍傷。即使是在邁阿密這樣的地方也可能會降雪。一直到賓夕法尼亞的街道都會被冰雪覆蓋。高緯度地區的降雪到了第二年都不會融化。並且農作物生長不良造成饑荒。

而且冰雪這東西有後勁,即使幾年後氣溶膠散去,在高緯度地區的積冰也會持續反射太陽光並把世界範圍的低溫再延續個幾年。

撤離地球:急凍世界_紀錄片_科技_bilibili_嗶哩嗶哩

但是西伯利亞暗色岩這樣的純玄武岩噴發跟上面的超級火山不同,

1、這裡沒有岩漿房,岩漿一路從地幔一直沿著裂隙直接來到地表並噴發出來。

2、噴發出來的90%甚至是全部都可以是高溫液態玄武岩,還會夾雜有大量的火山氣體

3、噴發後,地表不會殘留孔隙,但是會留下大片的玄武岩高原

4、噴發的時間一般會持續數千年,甚至一系列的噴發會持續幾十萬年

5、一般一個地方的玄武岩噴發只能一次性噴發,噴完了就完了,沒有重複期

6、出現地點毫無規律,很多位於板塊內部,原因就是大範圍玄武岩噴發都是由大規模地幔柱造成的

西伯利亞暗色岩屬於洪流玄武岩式噴發,一般不用超級火山去形容這類火山噴發,但是這樣的大規模玄武岩噴發還是可以被歸類於火山噴發

西伯利亞暗色岩事件屬於5億年來規模最大的火山噴發。因為之前還出現過更大的火山噴發,直接把地球從雪球裡面給拉了出來。

有人就會問了,怎麼火山還給地球升溫了呢?

因為大規模玄武岩噴發,噴出的火山氣體以二氧化碳為主,是溫室氣體。普通超級火山則是以二氧化硫為主,容易變成氣溶膠遮擋陽光。兩種氣體的效果不一樣,

當時6億年前的火山噴發有多麼誇張呢?噴發持續1000萬年。噴發之後,大氣中二氧化碳含量相當於現在的400倍,地表平均溫度零上四十攝氏度,平均氣溫變化幅度將近100攝氏度

這裡順便說一下為什麼當時地球會變成雪球:

1、我們知道恆星的主序星階段存在一個「發育」過程,這個過程中陽光會越來越強。換句話說,8億到6億年前,太陽的光照強度比現在要低一些

2、當時有一塊大陸叫羅迪尼亞大陸,後來又是地幔柱活動,導致這塊最早的超大陸分裂,造成海岸線延長,結果出現了更多的原始光合生物,這些生物和岩石一起從大氣層中吸光了二氧化碳

3、大陸分裂之後主要位於中低緯度地區,高緯度地區海面肆無忌憚地凍結,製造出面積廣大的冰面,結果冰面反射更多的陽光,從而使得局勢每況愈下。當冰面蔓延到30度緯度時就會引爆氣溫臨界點,這個臨界點過後冰面反射的陽光熱量比低緯度地區吸收的多,於是氣溫迅速下降,直到赤道地區被冰封

至於像這樣的泛流玄武岩會造成什麼後果,我敢肯定的是噴發規模和影響絕對比普通的超級火山要深遠得多。普通超級火山不能引起大規模的滅絕,而泛流玄武岩只要一出現往往伴隨著或大或小的滅絕高峰。

現在可以根據以前的事情來判斷一下泛流玄武岩噴發的 後果:

1、氣溫急速上升。由於巨量的二氧化碳噴出,全球氣溫甚至會上升到30到40攝氏度

2、大量植物因氣溫上升而死亡,造成空氣含氧量下降。但是實際上並不會下降到很過分的程度

3、持久性的內陸乾旱和沿海地區的特大暴雨

4、大量營養物質沖入海中,造成海洋富營養化,引起海洋大範圍缺氧,結果馬上就會加劇大氣缺氧狀況

5、海水溫度上升會導致洋流斷流。比如著名的大洋輸送帶一旦斷流,簡直就是敲響了一記喪鐘

但是這個過程來的非常慢,甚至幾十代人之內也看不出來影響


看那個第三次物種大滅絕,具體是現在位於俄羅斯的西伯利亞地區的超級火山爆發,而且是長時間大規模噴發,好像是200萬年的時間記不清了,反正很長,導致全球氣候巨變,據推測,後來全球大氣層直接被遮擋了,各種有毒氣體充斥大氣,導致了物種大滅絕,而當時提供火山爆發的地幔柱,被稱為「熱點」,如今的夏威夷群島就是它移動留下的痕迹,從西伯利亞到太平洋東部,跨越了2.5億年。


下雨,酸雨


推薦閱讀:

如果人類不斷發展併到了有使地球毀滅的可能性,那麼是否可能用某一種方法使人類全部毀滅並使世界重新開始?
把體重秤翻過來,稱一下地球的重量,這樣有問題嗎?
為什麼非洲大陸、印度、南美洲的東面都有一塊獨立的島嶼?
人類是如何知道地幔、地核的組成的?

TAG:氣候 | 火山 | 地質學 | 地球科學 | 氣象災害 |