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費杰,，復(fù)旦大學(xué)中國歷史地理研究所副教授。
火山會說話
各位朋友,，大家下午好。我是來自復(fù)旦大學(xué)中國歷史地理研究所的費杰,。
在過去近20年的時間里面，我主要從事的是關(guān)于歷史時期火山噴發(fā)的氣候效應(yīng)這方面的研究,。其實這方面的從業(yè)者非常少,，全世界可能也就幾十個人，所以非常有幸福感,。
為什么要從事這方面的研究呢,？我們知道，現(xiàn)在的火山噴發(fā)都有監(jiān)測記錄,。歷史時期的火山噴發(fā),，可能在規(guī)模或者類型等各方面,，都超過了現(xiàn)在的火山噴發(fā),，所以對它的研究非常有助于加深我們對火山的認識，對氣候的認識,。
但是這些火山又沒有檢測,，不會說話，所以我就希望通過研究,，來讓這些不會說話的歷史時期的火山,，能夠說起話來。
有的朋友可能覺得火山噴發(fā)離我們很遙遠,，但其實一點都不遙遠,。就在幾年前（2010年），冰島的一次非常小規(guī)模的火山噴發(fā),，造成了冰島嚴重的空氣污染,，這一地區(qū)所有的航空運輸全部中斷了,。不知道當(dāng)時有沒有哪位朋友滯留在機場，如果有的話應(yīng)該印象會很深刻,。 冰島的這個火山是裂隙式的火山,，它是發(fā)育在大洋中脊這些地方，但其實更多的是這種錐狀的火山,。
▲ 左：裂隙式火山,。右：錐狀火山 我們看一下，左邊的是冰島的Laki火山,，它是一種典型的裂隙式火山,。右邊的是非常著名的日本富士山，它是一座活火山,，是錐狀火山,。 ▲ 左：裂隙式的冰島Laki火山。右：錐狀火山日本富士山 那什么是活火山,？活火山一般講就是在全新世,，在過去一萬年有過噴發(fā)的火山。還有一些火山可能史前時期曾經(jīng)噴發(fā)過,，但是到了全新世它就不噴發(fā)了,，這樣的火山就稱為死火山。但是有些火山乍一看,，它已經(jīng)是一個死火山,，但是有時候因為巖漿突然又活躍起來，它睡著睡著又突然就醒了,，這種火山我們就稱它為休眠火山,。 剛剛介紹的其實都是活火山。我們看一下,，這幾個是死火山,。這是南京江寧的方山，它最后噴發(fā)于大概10到11個百萬年以前,。  合肥的大蜀山最后噴發(fā)于大概36個百萬年以前,。這兩個火山離我們都很近，朋友們有機會也可以去看一下,，現(xiàn)在都被建成了地質(zhì)公園,。  還有一種類型，比方講像蘇州的虎丘,。  蘇州的虎丘其實也是一座火山,，但是它是在恐龍的那個年代，就是在中生代噴發(fā),。因為它噴發(fā)得太早了,，雖然它的熔巖流,，就是這些玄武巖還在，但是我們一般已經(jīng)不把它稱為火山,，因為它上一次噴發(fā)距今已經(jīng)上億年了,。我們已經(jīng)把它逐出了火山界。
火山有大有小,。一般可能大家覺得它就是一個山包,，但其實有些非常大的火山，它可以形成一個高原,。像印度主體——德干高原,，其實就是在中生代末期，由大規(guī)模的火山噴發(fā),，熔巖流堆積而形成的一個高原,。所以火山噴發(fā)可以造就一個高原。
 小的火山,，大家看一下,，這是意大利的一座火山布斯卡火山。
上面這些火山都是噴巖漿的,，其實還有一些比較特殊的,，像這個。
這個火山是不噴巖漿的,，因為它溫度比較低,，只能噴泥漿,，所以就稱它為泥火山,。江蘇的溧陽就有這種泥火山，大家有機會可以去看看,。
如果說一個火山,，它連泥漿都噴不出來，只能噴一些熱的水,，那這種情況下我們也就不再叫它火山,，而稱它為溫泉。
那我們來看一下,，現(xiàn)在地球上的活火山都分布在什么地方,。
這張圖中，這些紅點不是火山,，而是地震的震中,。這些地震的震中，其實正好勾勒出了我們地球上板塊的邊界,。
黑色的三角形代表火山,，我們可以看到,，其實大多數(shù)的火山都分布在板塊的邊界，其中最多的是在這種消亡型的板塊邊界,，也就是地殼消失的地方,、板塊碰撞的地方，這里一般都會形成錐狀的火山,。還有一小部分發(fā)育在大洋的中脊上面,，一般會形成裂隙式的火山，后面這種火山比較少見,。
我們下面來看一看,，火山到底會對人類造成哪些危害。公元79年,，意大利的維蘇威火山噴發(fā),，其實這是一次小規(guī)模的噴發(fā)，但是它的熔巖流掩埋了附近的龐貝城,。這是當(dāng)時的一些遇難者,。
如果是一個比較大規(guī)模的火山，像1991年菲律賓的皮納圖博火山的噴發(fā),，它的噴發(fā)柱超過30公里,，已經(jīng)深入到了平流層，比飛機巡航的高度還要高很多,。這個噴發(fā)就造成了顯著了氣候效應(yīng),，在1992年，就是它噴發(fā)的次年,，全球平均氣溫降低了0.5度,。
 可能大家覺得0.5度不算什么，但其實這個降溫并不是平均的,，而是表現(xiàn)為很多低溫災(zāi)害,。比如中國的東北在這一年夏天就經(jīng)歷了嚴重的低溫冷害。這次降溫還有一個效果,，就是它一度中止了我們這些年來全球變暖的趨勢,。
如果放眼到更久遠的地質(zhì)時期，像印度德干高原的火山噴發(fā),，它大概發(fā)生在距今6500萬年前,，也就是中生代和新生代交界的時候。 這次火山爆發(fā)背后的原因,，可能是這個時間點上的一個隕擊事件,，也就是小行星撞到了墨西哥的尤卡坦半島，激發(fā)了全球范圍內(nèi)的火山噴發(fā)，其中就包括德干高原的火山噴發(fā),，然后造成了全球范圍的生物大滅絕,，絕大多數(shù)的恐龍都在那個時候滅絕了。當(dāng)然這只是科學(xué)家的一種推測,。
我們看一下火山噴發(fā)對大氣的影響到底是怎么樣的,。這是小規(guī)模的噴發(fā)，它的噴發(fā)柱只停留在對流層,，所以噴出的火山灰很快就被降水沖刷到地面,，所以不會有明顯的氣候效應(yīng)。
大家可能以為火山噴發(fā)之后,，因為有火,，所以氣溫會升高，但其實火山噴發(fā)最主要的氣候效應(yīng)是造成地面的降溫,。 如果是大規(guī)模的噴發(fā),，它的噴發(fā)柱會進入到平流層，就是超過了飛機巡航的高度,。它在平流層停留,，然后太陽輻射就會被火山灰和它的一些衍生物給散射或者反射掉，到達地面的太陽光就變少了,，地面就變冷了,。
我們來看一下，這是過去600年火山噴發(fā)造成的全球性的降溫,。這個圖的縱坐標(biāo)是溫度的變化,，橫坐標(biāo)是年份，上面的溫度是用北半球高緯度地區(qū)的樹木年輪來指示的,。 這個地區(qū)的樹木年輪,，主要是受控于夏季的溫度。當(dāng)夏季溫度比較高,，天氣比較暖和的時候,，樹輪就長得寬,；如果比較冷,，樹輪長得就窄。所以通過測量樹輪的寬度,，就可以重現(xiàn)過去的夏季溫度的變化,。
我們可以看到，在這張圖上面最冷的一個夏天——1601年的夏天,，其實是對應(yīng)的秘魯?shù)膽鸭{普蒂納的噴發(fā),。另外一個標(biāo)紅的就是所謂的“無夏之年”，對應(yīng)的是1815年的坦博拉火山噴發(fā)。
其實在這張圖上面,，絕大多數(shù)的涼夏,，就是特別寒冷的夏天，都對應(yīng)了火山噴發(fā),。所以其實大家可以看到,，火山噴發(fā)是氣候變化的一個非常重要的原因。特別是在歷史時期,，人類活動的影響很小的時候,，火山噴發(fā)和太陽活動就是氣候變化的兩個最重要的原因。
我們下面來看幾個例子,。這是公元934年冰島的埃爾加火山噴發(fā),。這個火山噴發(fā)的規(guī)模很大，噴出地表的二氧化硫等氣體的量非常大,，噴發(fā)持續(xù)的時間也很長,，有三到八年。 這次火山噴發(fā)雖然規(guī)模很大，但是因為距今年代很久遠,，而那個時候在歐洲又是“黑暗時期”,，所以資料很少。但是經(jīng)過一些學(xué)者的努力,，最近發(fā)現(xiàn),，它帶來的降溫集中在939年前后。
這次火山噴發(fā)的時候,，中國正處在五代十國時期,，中原地區(qū)是后晉王朝，北方是契丹,，是遼國,。
我去尋找了相關(guān)的歷史文獻資料，就發(fā)現(xiàn)《遼史》記載,，在939年的盛夏,，7月份，內(nèi)蒙古的東南部下雪了,。939年的冬天,，在開封那一帶，也就是后晉的首都附近,，“大雪害民,，五旬未止”,。
到下一年，940年的冬季,，11月份,，在南京、揚州一帶的運河已經(jīng)封凍,，漕運都中斷了,。941年初，在山東的萊州灣,，海冰非常嚴重,，從海岸一直延伸到海里面一百多華里。所以我們可以發(fā)現(xiàn),，在939年到940年,，中國經(jīng)歷了非常嚴重的降溫。
除了降溫以外,，我通過搜集整理歷史文獻還發(fā)現(xiàn)：在942年到943年,，中國還出現(xiàn)了非常嚴重的旱災(zāi)、蝗災(zāi),，后來又造成了饑荒,。
當(dāng)然，火山噴發(fā)造成降溫的機制是比較清楚的,，但它和降水的關(guān)系要相對復(fù)雜一些,。但確實過去很多研究表明，中國歷史上大多數(shù)大規(guī)模的火山噴發(fā)以后,，都出現(xiàn)了旱災(zāi),。
經(jīng)歷了上面的這些自然災(zāi)害以后，后晉的國運就受到很嚴重的打擊,。據(jù)《五代史》說“晉祚自茲衰矣”,，就是后晉從此就衰落了。后晉滅亡于947年,，離這個饑荒只有三年,。
通常歷史學(xué)家會告訴我們，是契丹的入侵造成了后晉的滅亡,，當(dāng)然這其中有很多軍事的,、外交的、政治的原因,。但實際上通過梳理這一次冰島的火山噴發(fā),，以及其后的氣候效應(yīng),，我們可以發(fā)現(xiàn),，其中可能存在一個非常有意思的因果關(guān)系的鏈條。
首先是冰島火山噴發(fā)，噴發(fā)以后出現(xiàn)降溫,，出現(xiàn)旱災(zāi),、蝗災(zāi)、饑荒,，然后就導(dǎo)致后晉衰落,，契丹趁機入侵了后晉，三年以后,，后晉就滅亡了,。
所以火山噴發(fā)的研究，也是給一些歷史事件的解釋提供了一個新的視角,，當(dāng)然只是一個新的視角,，還沒有形成定論。
這是明代著名文學(xué)家袁宏道的《袁中郎全集》里收錄的一些詩篇,，是關(guān)于1602年,，在湖北荊州公安一帶異常多雪的一些詩篇。朋友們可能經(jīng)常會看一些古代的文學(xué)作品,，但可能不會想到,，袁宏道為什么會寫這么多詠嘆降雪的詩篇。
其實和這些詩歌的創(chuàng)作時間差不多的時間——1601年的夏天,，我們的黃河中下游地區(qū)經(jīng)歷了嚴重的霜災(zāi),，有些地方還下了雪，長江下游也有降雪,。其實背后的原因也是火山噴發(fā),。
1600年，秘魯?shù)膽鸭{普蒂納火山噴發(fā)（1600年2月19日——1600年3月5/6日）,。這一次火山噴發(fā)是南美洲歷史時期最大規(guī)模的火山噴發(fā),。秘魯當(dāng)時人口是非常稀少的，但這次噴發(fā)還是造成了大約1500人遇難，秘魯南部地區(qū)的社會、經(jīng)濟在整個17世紀都沒有能夠恢復(fù)過來,。所以它的影響是非常深刻的,。
所以火山噴發(fā),，其實是袁宏道為什么會寫出這么多詠雪詩篇的原因。我也為文學(xué)家們找到了一個問題的答案。
火山噴發(fā)除了降溫,、旱災(zāi)之外，還有些什么氣候效應(yīng)呢,？其實還有一個很奇特的現(xiàn)象,，就是曙暮光,。
火山噴發(fā)以后，空氣被污染了,，空氣里面全是火山灰,。特別是在日出日落的時候，太陽光比較弱,；太陽光照過大氣層的時候就只剩下紅光,，所以天空會變得非常紅，就形成了非常絢麗的曙暮光,。 這是愛德華·蒙克非常有名的畫作《吶喊》,。 有的朋友可能覺得這幅畫的背景是作者自己想象出來的，但其實不是,。我們可以對比一下這張圖,。這是當(dāng)時一個寫實的畫，畫的是1883年倫敦的曙暮光,，其背后的成因是1883年印尼的Krakatoa火山噴發(fā),。 除此之外，火山噴發(fā)還會造成另外一種環(huán)境效應(yīng),，就是空氣污染,，火山霾。舉一個例子,，1783年冰島的Laki火山噴發(fā)以后,，在歐洲，包括北美洲在內(nèi)的北半球很多地區(qū)都出現(xiàn)了火山霾,。
因為火山灰里面有很多刺激性的成分，很多是有毒有害的,，所以出現(xiàn)了這種火山霾以后,，歐洲很多地區(qū)的死亡率突然升高了。其實就是這個火山霾造成了很多人的死亡,。
上面的這些火山噴發(fā)都有歷史文獻的資料作為依據(jù),。但是世界那么大,，火山那么多，噴發(fā)也很多,，其實絕大多數(shù)的火山噴發(fā)都沒有留下歷史文獻的資料,。那這些火山噴發(fā)，我們是怎么知道它們的存在呢,？有一個比較好的辦法就是到兩極地區(qū),，到有冰川的地方去打冰鉆,，就是采冰芯。
火山噴發(fā)以后,，火山灰進到大氣層里面,，它的酸性氣體會變成酸性的液滴,，就是變成酸,，隨著降水降落到地面，降落到兩極地區(qū)的這些冰層上面,。這樣以后,，那一年冰層的酸度就特別高。通過逐年地測量冰層的酸度,，我們就可以得到過去火山噴發(fā)的一個序列,。
這是最早的根據(jù)冰芯來建立的火山噴發(fā)的一個序列，大概是從公元500多年一直到公元一九七幾年,。 從右邊開始,，這個紅色的是冰島的埃爾加噴發(fā),，就剛剛介紹過的；左邊最下面的是秘魯?shù)膽鸭{普蒂納火山噴發(fā),；往上是冰島的Laki噴發(fā),；再往上就是“無夏之年”，1815年的坦博拉火山噴發(fā),。
說了這么多火山的災(zāi)害,，火山它到底有沒有什么好處呢？其實也是有的,。
這個水蜜桃是無錫陽山的水蜜桃,，是無錫的特產(chǎn)。因為我老家是無錫的,，無錫的陽山其實是一座中生代的火山,，很多火山附近地區(qū)的土壤特別肥沃，所以像無錫的陽山,，它這個地方就特別適合種植水蜜桃,，所以水蜜桃就變成了無錫的一個特產(chǎn)。
好,，那我們現(xiàn)在就來說一說中國的火山,。中國其實火山不是很多，這幾個是比較著名的火山,，在現(xiàn)代噴發(fā)得很少,。
像新疆的阿什庫勒火山,，它是在無人區(qū)，噴發(fā)也沒有人知道,。 騰沖的來鳳山火山是在全新世,，就是在過去一萬年曾經(jīng)噴發(fā)過,。
最有名的是吉林長白山天池火山,。在歷史時期,，中國境內(nèi)最大規(guī)模的火山噴發(fā)，就是這個長白山天池火山的所謂“千年大噴發(fā)”，是在距今一千年左右的一次大噴發(fā),。 ▲ 吉林長白山天池火山，1000年多次噴發(fā) 左邊的圖是長白山天池火山的一個示意圖,。右邊的圖是在火山噴發(fā)以后,，它就形成了一個破火山口，很深,，后來就積水,，變成了一個火山口湖,，這就是長白山天池，在朝鮮被稱為白頭山天池,，是在長白山的主峰,。
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