構造-氣候相互作用

構造-氣候相互作用（）是指地質構造作用與氣候系統之間的相互關係。 所討論的構造過程包括造山作用、火山作用和侵蝕作用，而相關的氣候過程包括大氣環流、地形抬升、季風環流和雨影效應。 由於過去數百萬年氣候變化的地質記錄稀少，許多關於構造-氣候相互作用的性質的問題仍未解決。這是地質學家和古氣候學家積極研究的一個領域。

地形對氣候的控制
根據山脈的垂直高度和水平大小，它有可能對全球和區域氣候模式和過程產生強烈影響，包括：大氣環流偏轉、形成地形抬升、改變季風環流和引起雨影效應.高地地形對氣候的影響最明顯的一個例子是喜馬拉雅山脈，這是世界上最高的山系。它的大小的範圍能夠影響地理溫度、降水和風。理論表明，青藏高原的隆起導致更強的大氣急流和季風環流，前坡降雨增加，化學風化速率加快，從而降低了大氣 CO2 濃度。 它如此之大的空間幅度，除了擾亂全球規模的大氣環流之外，它還產生了區域性季風環流。 然而，東南亞的降雨強度大於非洲季風，這可以歸因於亞洲大陸的巨大規模以及廣闊的山脈系統。 一個模型被用來測試這一點，，解釋陸地的地形對過去 40 Myr 的全球降水和溫度之間的相關性。冰川是具強大的侵蝕作用，有切割和雕刻深谷的能力，當地球表面發生快速侵蝕時，特別是在地勢起伏有限的地區，可能會發生地殼均衡反彈，形成高峰和深谷。 在沒有降水的情況下。植被會減少，因而可能會造成侵蝕。 在降水和剝蝕率相對較低的安第斯山脈南部，高原邊緣沒有真正的極端地形，而在北部，降水率較高，極端地形存在。 當山區出現受雨影效應影響的干旱氣候時，對溝渠的泥沙供應可以減少甚至被切斷。這些沉積物被認為在[[板塊界面00處充當潤滑劑，這種沉積物的減少增加了界面處存在的剪切應力，該剪切應力可大到足以支撐高安第斯山脈。
火山
在世界各地，有各種形狀和大小的火山。太平洋周圍的陸地上排列著著名的太平洋火環火山。從阿留申群島到智利的安第斯山脈，這些火山塑造了當地和區域環境。除了欣賞它們壯麗的美景之外，人們可能會想知道這些地質奇觀是如何運作的，以及它們在改變景觀和氣候方面發揮了什麼作用。主要地，火山是從地球表面以下向地表滲出岩漿物質的地質特徵。到達地表後，變成“熔岩”。這種熔岩冷卻並形成火成岩。通過檢查火成岩，就可能推導出從岩漿的原始融化到地球表面熔岩結晶的一系列事件。通過檢查火成岩，可以推測火山放氣的證據，眾所周知，火山放氣會改變大氣化學。這種大氣化學變化改變了全球和局部的氣候循環。
火成岩和岩漿氣形成的基礎
岩漿是形成火山的起點。為了了解火山活動，了解形成火山的過程至關重要。岩漿是通過在熔融條件範圍內保持溫度、壓力和成分（稱為 P-T-X）而產生的。通過了解熔體的化學性質來了解熔體的壓力和溫度。為了使岩漿保持熔融狀態，一個變量的變化將導致另一個變量的變化以保持平衡（即 Le Chatlier 原理）。岩漿的產生是通過多種方式完成的：1）洋殼俯衝，2）地幔柱形成熱點，3）大洋或大陸板塊的分裂。海洋地殼的俯衝通常在很深的地方產生岩漿熔體。
火山排放和影響
雖然大多數火山會排放相同的幾種氣體的混合物，但每座火山的排放物的這些氣體具不同比例。氣體的主要產生物是水蒸氣 (H2O) 是分子，其後是二氧化碳 (CO2) 和二氧化硫 (SO2)，它們都是具溫室效應的氣體。一些獨特的火山會釋放出不尋常的化合物。例如，羅馬尼亞的泥火山噴出的H2O、CO2 或 SO2 -95–98% 的甲烷 (CH4)、1.5–2.3% 的 CO2 以及微量的氫氣和氦氣比甲烷氣體多得多。

火山噴發的硫對環境影響巨大，在研究火山活動的大規模影響時需要考慮。火山噴發的硫是是SO2，當它進入平流層后與 OH 自由基反應形成硫酸 (H2SO4)。硫酸分子可凝結在現有的氣溶膠上，就能形成雨滴並以酸雨的形式沉澱。含有高濃度二氧化硫的雨水會殺死植被，從而降低該地區生物從空氣中吸收二氧化碳的能力。它能還在溪流、湖泊和地下水中創造了一個還原環境。由於硫酸分子與其他分子的反應性高，大氣中硫濃度的增加會導致臭氧消耗並開始變暖。 在熱力學上，當岩漿上的圍壓大於溶解組分的蒸氣壓時，岩漿將更容易溶解氣體。冰川堆積通常在高海拔地區，也是大多數大陸火山的所在地。冰的堆積會導致岩漿房破壞並在地下結晶
。
其中一種理論是岩漿超級柱流將大量二氧化碳引入大氣。 [18]白堊紀的二氧化碳比現在的 高3.7 到 14.7 倍，導致平均 2.8 到 7.7 攝氏溫度升高。 從構造上看，板塊運動和海平面下降可能導致全球額外氣溫升高 4.8 攝氏度。 岩漿和構造過程之間的綜合作用可能使白堊紀地球比今天高 7.6 到 12.5 攝氏度。

關於白堊紀的變暖有第二種解釋--是碳酸鹽物質的俯衝。 含碳物質經由板塊的俯衝，二氧化碳會從火山中釋放出來。 在白堊紀，特提斯海富含石灰岩。 通過板塊俯衝這些石灰岩，能使岩漿會變得更加富含二氧化碳。因為二氧化碳被溶解在熔體中，直到岩漿的圍壓低到足以脫氣並將大量二氧化碳釋放到大氣中導致變暖。
結論
火山是地球上的一個強大景觀。火山的產生取決於它的位置和岩漿起源。岩漿可保持熔體狀態，直到壓力和溫度能允許結晶和排氣。當岩漿上升到地球表時，就形成火山。根據熔體物質的成分，每座火山可能含有多種氣體。火山噴發排放的大部分氣體是有溫室效應的氣體，會導致大氣變化。然後這些大氣變化迫使區域和局部的氣候造成新的大氣。這些變化可以反映為冷卻、變暖、更高的降水率等等。

参考资料