北半球拥有地球上大部分的陆地，总质量也占据全球的的68%。地球上的五个大陆都位于北方。俄罗斯是世界上面积最大的国家。南美洲的一小部分也位于北部。因此，大部分陆地上的剧烈气候变化都发生在北方。

研究火山喷发和天气后果对于更好地了解气候变化这方面来说的话至关重要。

这篇文章主要关注火山爆发及其如何改变天气，火山喷发的几个因素会扰乱大气层——主要是对流层、平流层和中间层。火山喷发将含硫气体注入平流层，转化为硫酸盐气溶胶，电子折叠停留时间约为一年。

火山喷发对环境和天气带来的一系列影响

大的灰烬颗粒掉得更快，这种气溶胶云的放射性和化学效应会在气候系统中产生响应，对于热带喷发，气溶胶层加热平流层，这种加热在热带地区比在高纬度地区更为明显。

导致极地到赤道的温度梯度增加，在某些情况下尤其是在冬季，根据经向气溶胶分布，火山分为北半球（NH）、南半球（SH）和赤道三类火山。

火山活动以复杂的方式改变大气环流、平流层化学、水文循环和海洋热含量，持续数月至数年，甚至在火山爆发后数十年。

火山扰乱气候的机制是将大量的SO2气体注入平流层。SO2与OH和H2O反应形成H2SO4+H2O气溶胶。大型火山可导致全球变冷2或3年。

南半球的全球季风(GM)增强，而火山喷发减少了NH季风。从而得知，火山爆发会在火山喷发几年后减少GM降水。由于气溶胶分布不对称，北半球和南半球季风对温带爆发性火山的响应不同。

由于大气环流模式，热带地区的喷发会影响两个半球的气候，而中纬度或高纬度地区的喷发只会影响它们所在的半球，作为例外，如果排放物到达中间层，这会导致火山排放物影响全球天气。

火山喷出的二氧化硫使气候变冷，二氧化硫进入平流层并与水结合形成硫酸气溶胶，硫酸在平流层中形成微小液滴的雾霾，反射入射的太阳辐射，导致地球表面冷却。

喷发的因素将决定火山使天气变冷或变暖的潜力，如果火山喷出更多的二氧化硫，其他地方的温度就会变冷，如果是CO2，温度会升高。

大规模的火山活动可能只持续几天，然而，气体和灰烬的大量涌出可能会影响多年的气候模式。假设喷发云富含SO2，在那种情况下，喷发将产生长期存在的气溶胶云，以响应未来几年在该地区形成的硫酸盐气溶胶。

喷发发生后，这些气溶胶颗粒可以在平流层中停留长达三到四年，大量喷发改变了地球的辐射平衡，火山气溶胶云发射了大量入射太阳辐射，这种效应被称为“放射性”强迫。在火山喷发后可能会持续两三年，火山喷发喷出一些主要产品，灰烬是在爆炸阶段产生的，它应该会产生有限的气候影响。

喷发期间排放的另一个成分是火山气体，它们是硫、碳、氯化物和氟化物。水蒸气也是燃烧过程中释放的大量气体，一旦这些气体被注入大气中，它们就会与其他化合物发生反应，形成酸性颗粒或气溶胶。

无论季节如何，赤道喷发都需要达到约15公里才能穿透对流层顶。

如果它位于中高纬度地区，这些更小的喷发将影响气候。他还解释说，发生在中高纬度地区的疫情会影响爆发的半球，而不是全球气候，原因是赤道上的气团混合程度低，从而限制了可能迁移到对面半球的气溶胶的聚集。

最近它发生在夏威夷的ManoaLoa，我们从最近北半球的ManoaLoa火山喷发中观察到这种相当大的影响，火山气溶胶还充当破坏平流层臭氧、降低紫外线吸收并减少平流层下部辐射加热的异质化学反应的表面，但净效应仍然是加热。

火山喷发影响平流层云对太阳辐射的影响，一些辐射被散射回太空，增加了冷却地球大气系统的行星反照率，爆炸性喷发，例如1980年5月18日（春季）的圣海伦火山喷发，会产生显着的局部天气扰动，但会产生短期气候影响。

喀拉喀托效应，Krakatoa是位于爪哇岛和印度尼西亚苏门答腊岛之间的巽他海峡的火山口，最后一次著名的喷发是在1883年，第四个岛屿AnakKrakatau从爆发形成的火山口中出现。

Krakatoa是一座Strato火山，这种类型的火山通常位于俯冲带上方，它位于欧亚板块和印澳板块上。1883年8月27日印度尼西亚的喀拉喀托火山爆发就是火山爆发引发海啸的一个例子，火山喷发在巽他海峡引发了30米高的海啸，造成约36,000人死亡，并冲毁了爪哇和苏门答腊岛的165个沿海村庄。

火山灰送入大气层，过滤掉了到达地球表面的阳光。结果，温度在1888年再次恢复正常，在喀拉喀托火山喷发后的几个月里，由于气溶胶在整个平流层的扩散，世界经历了反常的凉爽天气、灿烂的日落和长时间的黄昏。

Krakatoa的爆发可能有助于火山冬季般的条件；爆炸后的四年是冰天雪地，1887年至1888年的冬天还下了猛烈的暴风雪，世界范围内记录了创纪录的降雪量。

由于平流层没有雨云来冲刷污染物，大量涌入的气溶胶污染物，如皮纳图博火山的羽流，会在平流层停留多年，直到化学反应和大气环流过程将其过滤掉。

在皮纳图博山的案例中，结果是地球表面在将近两年的时间里明显变冷。皮纳图博的贡献是：1992年夏季，北半球的气温降低了2?C，1991-92年冬季，北半球的气温升高了3?C。寒带地区年均气温升高9.7毫米。由于火山气溶胶的降温作用，皮纳图博火山喷发后全球变暖减缓。

2022年1月14日，汤加群岛一座无人岛上发生海底火山爆发。在过去的11,700年里，地球海洋中只有119座海底火山喷发过，据估计，全球海洋中有40,000至55,000个海山。

火山喷发在1月15日达到了强大的高潮，爆炸在汤加、斐济、美属萨摩亚和瓦努阿图引发了海啸。沿太平洋沿岸，破坏性海啸波及新西兰、日本、美国、俄罗斯、远东、智利和秘鲁。新西兰的飓风科迪有多个周期的组合。

大气层充满了向四面八方传播的波浪，包括地磁风暴、地震、火山和雷暴在内的现象可以产生大气引力来进行修正。这些波向上传播到电离层，地球大气层的这个区域从65公里延伸到1000公里以上。

到这个高度，气体被部分电离，形成等离子体或带电粒子，称为离子和负电子。由于复合，等离子体产生和电离粒子损失之间的电离层存在连续波动，在地面上，电离层受天气影响，当火山喷发（或其他来源）产生的大气重力波到达电离层时，它们会触发行进对流涡旋，这些压缩波迅速增强等离子体密度波动，并在全球范围内传播数千英里。

火山喷发可以将水蒸气直接注入平流层，汤加火山喷发向平流层注入了大约146Tg水汽，这是菲律宾皮纳图博火山喷发（1992年）释放到平流层的水蒸气量的四倍。美国国家航空航天局确认，火山喷发很少将水输送到更高的大气层，汤加火山注入的过量水将在平流层中停留数年。

2022年1月15日HungaTongaHungaHa’apai火山喷发的卫星图像显示，这座火山达到了57公里的高度，这将羽流置于较低的中间层，并证明火山喷发通过平流层注入物质并直接进入中间层。

平流层和中间层的温度远低于对流层，所以当火山喷出的水蒸气回到地球表面时，更显着的温差导致了不同地点的暴风雨天气。

这些层的温度在平流层约为-50?C，在中间层约为-150?C，这意味着水蒸气会凝结并慢慢开始远离火山的位置。

由于皮纳图博排出了37.5兆吨(Mt)的水并到达平流层，其中10兆吨为蒸汽，大部分为冰，根据对2000年赫克拉火山喷发羽流的测量，水也以火山灰冰层的形式到达平流层，在粒子下降到对流层顶以下之前，凝聚相中的水会在干燥的环境空气中迅速蒸发。

汤加立即给南半球的几个地方带来了变化，据报道，由于二氧化硫，巴西南部的大气呈红色，持续了三四天，气溶胶随风传播，并用火山灰照亮了附近的天空。从帕拉伊巴岛（东北部）到南里奥格兰德州（最南端）的整个巴西东海岸。

根据史密森尼学会分发的数据库全球火山计划，2022年世界记录了25次新的火山喷发。2021年，最近爆发了33起，此外，2022年有两次爆炸意义重大，第一次发生在1月15日在汤加，第二次发生在夏威夷莫纳罗亚。

美国地质勘探局表示，莫纳罗亚火山的喷发从火山的顶峰迁移到东北裂谷区，那里的裂缝为几条熔岩流提供了方便。此外，美国地质勘探局夏威夷火山观测站(HVO)的工作人员证实，夏威夷火山国家公园内海拔较高的裂缝，一直在为冒纳罗亚气象观测站的熔岩流供水。

据美国地质勘探局称，熔岩流并未威胁到任何下坡社区，所有迹象都表明莫纳罗亚火山的喷发将留在东北裂谷区。然而，该地区的风可能会顺风携带火山气体、火山灰和“贝利的头发”，贝利的头发由火山喷发时形成的细玻璃纤维制成，它以夏威夷火山神贝利的名字命名。没有报告排放量，也没有报告它们被扔到大气中的天数。

基拉韦厄火山于2023年1月5日在HST的Halema’uma’u火山口开始喷发，此前几周间歇性升高的山顶地震活动和逐渐膨胀的山顶地面倾斜，1月6日，Halema’uma’u火山口底部的中东部几乎没有喷泉仍然活跃，随着过去一个月储存在岩浆系统中的熔岩喷发，最初的高渗出率正在迅速下降。

熔岩流淹没了大部分火山口底部（近300英亩或120公顷），在2020年12月喷发初始阶段形成的高海拔岛屿仍然暴露在外，熔岩湖周围有一圈较旧的熔岩在2022年12月之前活跃。在此期间，火山气体排放量增加。

在基拉韦厄火山目前的长期喷发期间，二氧化硫气体不断排放，导致下风地区持续存在火山烟雾（“vog”）。当二氧化硫气体与大气中的水分发生反应时，会形成Vog和酸雨。Vog会加重呼吸系统问题，酸雨会损坏农作物并腐蚀金属。

2022年6月，位于西雅图的国家气象服务办公室拍摄了这张夜光云的图像，他们将其描述为多年来最生动的图像之一。

这些波浪是行星自转的结果，罗斯贝波将热量从热带转移到两极，将冷空气转移到热带，使大气恢复平衡。罗斯贝波需要特定的标准，并且是科里奥利效应的自然副产品，大气罗斯贝波是由纬度温度梯度和垂直风梯度的不稳定性激发的。

急流是强风，通常从西向东吹遍全球，当空气团在大气中遇到冷空气团时形成急流，来自像马诺阿罗阿这样的火山喷发，热排放物将在高层大气中遇到冷空气团，影响将在冬季和春季更为重要。

地球上有四种主要气流，两种极地急流和两种亚热带急流，一般急流每小时移动约177公里。然而暖气团和冷气团之间的巨大温差，会导致急流以450公里/小时的速度移动到更高的速度。

这些快速的速度通常发生在冬季的极地急流中，急流位于地球中对流层上层表面上方8至15公里处，对流层中上层表面极地涡旋是冬季的低压区，北极的极地涡旋扩大，向南输送冷空气，它环绕北极，距离地球表面16-48公里。

当大气中的暖气团与冷气团相遇时，就会形成急流。由于它的位置面向太阳，太阳不会均匀地加热整个地球，这就是为什么靠近赤道的地区很热，而靠近两极的地区很冷。

亚热带急流，位于副热带高压区域上方的固体上层风带。与极锋急流不同的是，由于低纬度地区对流层顶高度的增加，它在低纬度地区和略高的海拔地区移动，这种急流相关的水平温度梯度没有延伸到地表，因此表面锋面并不明显，在热带地区，有时会在上层发现向东的急流，主要是当陆地位于海洋的极地时，因此温度会随着纬度的增加而升高。

火山对大气河流的影响

大气河流是大气中相对狭长的区域，就像天空中的河流，将大部分水蒸气输送到热带以外。这些水蒸气柱随天气移动，携带的水蒸气量大致相当于密西西比河河口的平均水流量，当大气河流登陆时，它们通常会以雨或雪的形式释放这种水蒸气。马诺阿罗亚火山喷发后，火山喷发增加了夏威夷上空形成的大气河流中的水分。

这些河流在冬季遇到了极地涡旋最大值，结果，它们导致了2022年12月21日至26日在美国观测到的暴风雪，历史上的温带气旋造成了冬季风暴条件，包括暴风雪、强风、降雪以及美国大部分地区和部分地区创纪录的低温加拿大。

遭受暴风雪天气的地区包括明尼苏达州、爱荷华州、威斯康星州、密歇根州、俄亥俄州、纽约州和安大略省的部分地区，12月23日至24日，纽约的布法罗地区和安大略的伊利堡和金斯敦地区经历了将近整整两天的暴风雪/零能见度条件。寒潮影响了美国所有州，从科罗拉多州到东部沿海地区，甚至最南端如佛罗里达州的迈阿密。

大气河流是地球大气层的大而窄的部分，它们将水分从赤道附近的地球热带带到两极，平均而言，地球上任何时候都有四到五条活跃的大气河流，它们携带大量水分，每个移动相当于流经亚马逊河口的液态水，当它们到达陆地时，大气中的河流会释放出这种水分，从而产生大雪和大雨。

汤加火山的一次海底喷发，强大的排放物到达中间层，这在火山中很少见。

研究大气层下三层的灰烬、污染物和水的机会显示了火山喷发五天后对天气的影响。

根据各国报道，爆炸扰乱了整个世界，此外，北半球冬季的ManoaLoa喷发也对天气和极地涡旋影响周围的大部分人口稠密地区造成灾难性扰动，需要更多的研究来了解涉及火山爆发和气候变化的所有过程。