科尔盖特大学地质学助理教授凯伦·哈普对此进行了解释
图片：¿PHOTODISC 火山爆发每年向大气中注入火山灰和气溶胶云，并产生超过1亿吨的二氧化碳。 |
1784年，本杰明·富兰克林在巴黎担任美国首任外交代表期间，首次将火山与全球气候联系起来。他观察到，1783年夏季，欧洲和美国的气候都异常寒冷。地面过早结冰，初雪在地面上不融化地停留，冬季比往常更严寒，而且似乎“整个欧洲和北美大部分地区都笼罩着持续的雾霾”。
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本杰明·富兰克林观察到的确实是火山活动的结果。冰岛拉基裂缝系统（一系列火山，熔岩通过地面裂缝而不是从单点喷发）的一次巨大喷发导致了这些混乱。拉基火山爆发在超过八个月的活动中产生了约14立方公里的玄武岩（稀薄、黑色、流动的熔岩）。然而，就全球气候而言，更重要的是，拉基事件还产生了一片可能已到达平流层的火山灰云。这片云在欧洲造成了浓密的雾霾，使阳光变暗，可能远至西伯利亚。除了火山灰外，喷发云主要由大量的二氧化硫 (SO2)、氯化氢 (HCl) 和氟化氢气体 (HF) 组成。这些气体与大气中的水结合产生酸雨，破坏庄稼并杀死牲畜。当然，影响在冰岛最为严重；最终，超过75%的冰岛牲畜和25%的人口死于饥荒或拉基火山爆发云的有毒影响。后果也波及到冰岛以外的地区。来自美国的气温数据显示，1783-1784年冬季出现了创纪录的低温。事实上，整个北半球的气温下降了约1摄氏度。这听起来可能不多，但它对粮食供应和整个北半球人民的生存产生了巨大影响。相比之下，最近一次冰河时期的全球气温仅比目前平均水平低约5摄氏度。
大型火山爆发对全球气候产生如此深远的影响有很多原因。首先，火山爆发产生大量的二氧化碳 (CO2)，这是一种已知会导致温室效应的气体。这种温室气体捕获地球表面辐射出的热量，形成一种环绕地球的绝缘层。温室效应对于我们的生存至关重要，因为它将我们星球的温度维持在适宜居住的范围内。然而，人们越来越担心我们燃烧化石燃料产生的二氧化碳等气体会将系统推得太远，导致全球范围内的过度变暖。毫无疑问，火山爆发会向大气中添加二氧化碳，但与人类活动产生的数量相比，其影响实际上微不足道：火山爆发每年产生约1.1亿吨二氧化碳，而人类活动产生的二氧化碳几乎是这个数量的10,000倍。
到目前为止，火山对气候更实质性的影响来自于大气雾霾的产生。大型喷发柱将火山灰颗粒和富含硫的气体注入对流层和平流层，这些云可以在火山活动发生后的几周内环绕地球。细小的火山灰颗粒减少了到达地球表面的阳光量，并降低了全球平均气温。含硫气体与大气中的水结合形成酸性气溶胶，这些气溶胶也吸收入射的太阳辐射并将其散射回太空。
来自大型火山爆发的火山灰和气溶胶云迅速在大气中扩散。1883年8月26日和27日，喀拉喀托火山爆发，这是一次灾难性事件，喷出了约20立方公里的物质，喷发柱高达近40公里。黑暗立即笼罩了邻近的印度尼西亚爪哇岛和苏门答腊岛。然而，细小的颗粒随着大气环流向西移动。到8月28日下午，来自喀拉喀托火山爆发的雾霾已经到达南非，到9月9日，它已经环绕地球一周，之后又多次环绕地球，才最终沉降出大气层。
最初，科学家们认为火山平流层火山灰云对全球气温的影响占主导地位。然而，1982年墨西哥埃尔奇琼火山的爆发改变了这一观点。仅仅两年前，圣海伦斯火山的重大喷发使全球气温降低了约0.1摄氏度。相比之下，规模小得多的埃尔奇琼火山爆发却产生了三到五倍的全球降温效果。尽管埃尔奇琼火山的火山灰云较小，但它排放的富含硫的气体量是圣海伦斯火山的40多倍，这表明大气硫气溶胶的形成对全球气温的影响比火山爆发期间产生的火山灰量更为显著。硫酸盐气溶胶似乎需要几年时间才能沉降出大气层，这也是其影响如此广泛和持久的原因之一。
火山爆发的大气影响在1991年菲律宾皮纳图博火山的爆发中得到了证实。皮纳图博火山的喷发云高达大气层40公里以上，喷射出约1700万吨二氧化硫，略高于1982年埃尔奇琼火山的两倍。富含硫的气溶胶在三周内环绕地球，产生的全球降温效果大约是埃尔奇琼火山的两倍。1992年和1993年，北半球降温高达0.6摄氏度。此外，气溶胶颗粒可能导致了同一时期臭氧消耗速率的加快。有趣的是，一些科学家认为，如果没有埃尔奇琼火山和皮纳图博火山等大型火山爆发的降温效应，人类活动造成的全球变暖效应将更为显著。
除了全球气温下降和酸雨之外，大型火山爆发还具有其他气候影响。悬浮在大气中的火山灰和气溶胶颗粒散射红色波长的光，通常导致世界各地出现色彩绚丽的日落和日出。1883年喀拉喀托火山爆发云的壮观光学效应在世界各地被观察到，并可能激发了众多艺术家和作家的创作灵感。例如，英国画家威廉·阿斯科夫特在伦敦泰晤士河上空描绘的火热的傍晚天空的发光、鲜艳的渲染，可能就是远处喀拉喀托火山爆发的结果。
1815年，印度尼西亚坦博拉火山向大气中喷射的火山灰和火山气体比历史上任何一次火山爆发都多，并导致全球范围内显著的大气降温，就像几十年后的喀拉喀托火山一样。新英格兰和欧洲受到的打击尤其严重，降雪迟至八月，农作物大量歉收。这次火山爆发寒冷、潮湿和令人不快的气候影响导致1816年被称为“无夏之年”，并启发了拜伦勋爵写下
“明亮的太阳熄灭了，星星 在永恒的太空中黑暗地游荡 无光无路，冰冷的地球 在无月的空气中盲目而变黑； 早晨来了又去——又来了， 却没有带来白天——”
有一个故事说，拜伦邀请了一些朋友在他位于瑞士的家中度过那个夏天，在日内瓦湖畔放松身心。缺乏阳光和温暖的夏季天气导致这群人举办了一场比赛，创作鬼故事来消遣。其中一位客人玛丽·雪莱为这次比赛创作了著名小说《弗兰肯斯坦》，这表明除了重大的气候影响外，火山爆发还会产生一些出乎意料的深远影响。
答案最初于2002年4月15日发布。