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火山冬天是一个关于全球气候变化的理论，该理论认为火山爆发后产生大量的火山灰、硫酸、水等物质到大气层中，提升地球对太阳的反照率，将太阳辐射大幅反照回地球外，导致全球气温下降。若要引起长期冷却效应，主要取决于大量的硫化合物注入平流层，这些化合物经历一系列反应后会产生硫酸，经过成核作用后形成气溶胶。[1]这些气溶胶在平流层透过反射阻挡太阳辐射，还会吸收地表辐射来增温平流层，使得地球表面温度下降。[2]近期显示1991年皮纳土波火山以及其他火山爆发生成的气溶胶，已被证明有助于减缓人为造成的臭氧层破洞现象[3]，不过产生的硫酸盐同时也会减缓臭氧层修复。[4]大气升温或降温的变化，会引发对流层和平流层的循环现象。[1]
近期火山喷发对冬季气候影响规模不大，但在历史上曾引起重要的大事纪。至目前为止，历史上发生的大规模人口减少事件都与火山冬天多有所关联。（参见多峇巨灾理论）若估计全球火山在大规模喷发后产生的物质数量，平均每1百万年产生至少1015公斤物质。（多巴湖在大规模喷发时估计产生6.9 × 1015公斤的物质）[5]以下列出人类史上有纪录及估计的火山冬天，发生时间由更新世到现代。
- 美国科学家班杰明·富兰克林在1783年的一篇文章指出，当年寒冷的夏天气候主因来自于冰岛拉基火山喷发释放的火山灰。[10]大量地二氧化硫释放到大气层，造成家畜与人员死亡，导致25%左右的冰岛人因饥荒和中毒而死亡。在火山爆发一年后，北半球的气温平均下降1°C左右。[11]然而，富兰克林的说法目前仍受到质疑。[12]
- 1600年，位于秘鲁的瓦伊纳普蒂纳火山爆发，根据树轮检定，此次爆发造成全球在1601年气温异常寒冷。俄罗斯在1601年至1603年间发生一场大饥荒，而瑞士、拉脱维亚、爱沙尼亚在1600年到1602年间经历特别寒冷的冬天。法国的葡萄酒收成日期延后，德国与秘鲁的葡萄酒甚至都无法收成。在中国，桃树开花的季节被迫延后，明朝万历后期至天启年间中国气候显著变冷，旱灾逐年增多，农业收成锐降。而日本的诹访湖也提早进入冻结期。[13]
- 据推测，1315–1317年大饥荒可能是由火山喷发造成的[15]，估计当时与饥荒时间吻合的火山喷发位置在纽西兰塔拉威拉火山，历史显示该火山曾在1310年到1315年间发生喷发事件。[16]
- 1257年，撒玛拉斯火山发生大规模喷发事件，对全球气候造成灾难性冲击。[17]
- 535年至536年发生的全球极端天气事件目前被认为与火山喷发有关连性。最新的理论解释，这事件是位于萨尔瓦多伊洛潘戈火山布兰卡合芬火山口（Tierra Blanca Joven，TBJ）爆发引起的。[18]
- 位于印尼苏门答腊的多巴湖曾在71,000至73,000年前发生大规模爆发，接下来的6年里，大量的火山硫沉积在全世界，可能造成东南亚严重地去森林化，以及全球气温平均下降1°C。[19]一部分科学家推测，此次喷发加速大陆冰川作用，并立刻使全球进入长达1万年的冰河期气候，造成大量的人口与动物灭亡。另一部分的科学家则认为此次火山喷发队气候的影响很微弱，并非对早期人类的数量造成严重影响。[19]然而，有考古学家在2013年于马拉维湖的沉积物里发现玻璃火山灰微观层，并确认这些灰烬是75,000前多巴湖大规模喷发产生的，在靠近火山灰层的区域没有发现化石，因而预估此次喷发并未造成严重的火山冬天。这一结果导致考古学家推测在人类已知史上最大的火山喷发对东非气候无显著改变。[20][21]
历史上的全球人口瓶颈以及物种数量急遽减少，随后可发现幸存的物种有一段大规模基因差异（遗传分歧），研究显示多与火山冬天有关连。这种事件可能会使人口减少到足以产生变化的水平，这种变化在小群体中发生得更快，从而加速人种差异化。[22]根据多巴湖引发的瓶颈效应显示，当时喷发造成至少15,000到40,000人死亡，许多物种也因基因库缩小而产生巨大效应。[22]
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