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2010年4月，位于冰岛的埃亚菲亚德拉火山（Eyjafjalla）发生喷发，炸出的火山灰冲到7000米以上的空中，最终在平流层扩散成火山灰云团。火山灰微粒进入飞机发动机，会影响正常工作，世界各地的航空公司紧急叫停了所有飞越大欧洲空域的航班。从4月14日开始的一周内，全球一共停飞了七万多个航班，有近七百万旅客被困在三十多个国家的三百多个机场里，进退不得。
然而，2010年冰岛火山的喷发，跟坦博拉比起来，简直是小菜一碟。坦博拉在1815年的爆发，烈度指数为7，而冰岛火山的这次喷发，烈度指数仅为4。跟地震烈度一样，火山爆发烈度指数每上升一级，强度就增加10倍。也就是说，坦博拉火山爆发的强度，是埃亚菲亚德拉火山的1000倍。更有一种形象的相关说法，认为坦博拉爆发的能量，达到了广岛原子弹爆炸当量的5万倍！
颗粒较大的火山灰，因为重力从空中坠落；颗粒更细微、更轻的火山灰，则继续伴随急剧扩张的气体冲击波升腾。根据威廉·K.克林格曼（William K. Klingaman）和尼古拉斯·P.克林格曼（Nicholas. P. Klingaman）在《无夏之年：1816，一部冰封之年的历史》一书中的描述：
除了数百万吨的火山灰，火山爆发的冲击力将5500万吨二氧化硫气体送至22英里外的高空，进入平流层。二氧化硫迅速与液态过氧化氢结合形成1亿多吨的硫酸。硫酸冷凝成直径仅为人类头发直径1/200的细小颗粒，很容易以气溶胶云的形态悬浮在空中。强劲的平流层急流（主要方向是从东往西），使颗粒的运动速度迅速达到约每小时60英里……
真正将坦博拉爆发从地区灾难升级为全球事件的，是平流层里的气溶胶。
在环绕地球的大气中，平流层属于相对低的那一层，距地面高度大致在10千米至50千米。这里没有水分，气体很少上下运动，大多是稳定的水平运动，所以被称为平流层。正因为此，绝大多数民用航空器都在距地面10千米以上的平流层中飞行——基本不会遭遇上下颠簸。
坦博拉爆发后，极细的火山灰和二氧化硫气体被抛入平流层，就像给这个包裹地球的薄膜内，注入了差不多六千万吨新物质，最后化合成一亿多吨气溶胶。平流层里的气溶胶也不含水分，既不会迅速下降，也不会继续上升。根据平流层的大气特性，火山物质以气溶胶的形态，先沿着赤道朝东西方向扩散，然后再朝南北方向分别延伸至北半球和南半球，最终，形成一张面积大到不可想象的膜。
当然，所谓“膜”，其实相当厚，厚到几十千米。只是相对于地球直径和近地空间的尺度，它才显得薄。
我们之所以能确认平流层中存在过这些物质，并且能确认坦博拉气溶胶覆盖了地球广大区域，是因为科学家们分别从南极冰芯和北极冰芯中，测出了硫酸的含量变化。在平流层，气溶胶膜中稍大一些的硫酸颗粒，因为地心引力的作用或者平流层与稍低一些的对流层之间的气体循环，会落到地球表面，其中一部分，自然也会落在南极和北极的冰雪之上。在如此遥远的地界，千万年来人迹罕至，冰雪表面不会受人类活动影响，所以能反映从大气层中坠落物质的真实堆积状态。
根据奥本海默引用的一项1997年的调查结果，从1810年到1820年的冰芯中，科学家们测得，1815年后的硫酸盐含量突然增高，其中，南极冰芯里的硫酸盐含量，达到500年中的最高值。
除了硫酸，另一个指标是铋。
2002年9月到10月，中国科学院和美国缅因大学科学家组成的中美联合科考队，在珠穆朗玛峰东绒布冰川垭口海拔6518米的地方，钻取了两根冰芯，一根长度大于100米，另一根长度大于90米。他们对那根一百多米长的冰芯进行了探测和分析，2009年联名在《中国科学》杂志社的《科学通报》发表了结果。
在这篇名为《珠穆朗玛峰东绒布冰芯1800 AD以来的火山活动记录》的论文中，徐建中、卡斯帕里（S. Kaspari）等科学家们表示，由于大自然中铋元素（Bi）的最主要来源是火山喷发出来的物质，因此，铋是火山爆发的“示踪物”。跟硫酸一样，铋随着火山喷发的尘埃和气体，升腾到平流层，在那里飘移流动，再坠落至地面。珠穆朗玛峰东绒布冰川因千万年来不受人类活动影响，冰雪中包含的铋，就成了理想的火山信号。
科学家们报告说，在1800年至2000年的两百年中，东绒布冰芯的铋含量于1815年之后达到峰值。
类似的自然科学证据还有很多，我没必要都列举在这里。这些来自世界各地的证据都表明，坦博拉火山爆发，从印尼的桑巴万岛开始，最终改变了平流层的大气性质。
气溶胶膜的出现和运动，相当于把原先极为透明的平流层，蒙上了一层雾镜，让太阳光无法顺利穿透。因为一部分阳光被反射回了太空，另一部分产生折射，到达地球表面的能量也就打了折扣，从而导致全球范围内的气温下降。科学家们把这一现象，称作“火山冬天”。跟火山冬天类似的，是“核冬天”：如果地球上爆发全面核战争，数千枚核弹同时爆炸，也同样会将巨量地表物质抛向天空，导致平流层的雾镜效果，遮天蔽日，形成人造冬天。
1815年4月的坦博拉火山爆发，没有即刻引发全球降温，是因为气溶胶云在平流层中的扩散蔓延有一个相对缓慢的过程。
到了1815年秋天，气候异常的效果开始显现。
浙江大学科学家高超超与她的三位同仁，在2017年的《气象学研究学报》中发表了题为《1815年坦博拉火山爆发对中国气候的影响》的英文论文，全面地总结和分析了从1815年下半年开始的中国气候异常整体图景。他们根据中外学者此前的研究，整理出1815—1816年中国大部分地区的低温气候异常情况：
……举例来说，1815年9月，河北省部分地区（大约北纬37度至42度）记录了霜冻损害。三个月后，南方省份海南（大约北纬18度至20度），台湾（大约北纬22度至25度），广东（大约北纬22度至25度）和广西（大约北纬22度至25度）都出现了降雪，这些地区即便在冬天通常都鲜见下雪天气。在广西，积雪厚度达到了70厘米，而台湾也记录了厚度达3厘米的结冰。在稍微靠北的江西（大约东经22度和北纬25度）的一些地方，积雪厚度达到数尺（1尺等于33.3厘米），并一直持续了整个1816年的冬天。
中国南方距赤道较近，平流层气溶胶如果从赤道向南北两个方向蔓延弥散，那么降温效应会最先影响到这里。南方的一些省份，率先体会到了反常低温的冲击。
中外学者一致认为，中国历代帝王都十分重视历史记录，包括对各个时期天灾的叙述。这给后来进行气候史研究的人，留下极为丰富的档案。然而，我在阅读材料时也看到，这些来自中国清代历史典籍的对1815年之后气候异常的记载，虽然具体到每个省，甚至某些府县，却因为没有相应的技术手段，而无法给我们提供气温变化的实在证据。比如，高超超等人论文中提到的1815—1817年波及整个东亚地区以及中国的低温现象，除了史籍描述之外，更多是依据观测树木年轮中包含的信息，根据其他推测，再参照后来的温度记录和对比模型整合而成。
实际上，早在17世纪后期，温度计这种新奇玩意儿就已经随欧洲传教士进入中国。
来自比利时天主教鲁汶大学的耶稣会传教士南怀仁（Ferdinand Verbiest），曾在北京皇宫中担任康熙的老师。1670年，他还给即位的康熙皇帝设计制造了温度计和湿度计。但这些“高科技”仪器，被康熙宫廷视为奇技淫巧而束之高阁，没有充分发挥其观测功能，更没有扩散至民间，成为人们衡量气温的实用工具。按照中国气候史学家竺可桢的说法，直到1900年后，中国的气象记录和研究，才开始进入“仪器时代”。
与中国历史典籍中对1815年开始的火山冬天的叙事不同，欧洲和北美对随之而来的1816年，也就是无夏之年的记载，因为有了仪器的帮助，留下一些更具体实在的数据。在那时，一些西方的绅士、知识分子和气象爱好者，已经可以熟练使用温度计、气压计、湿度计等工具，按时间顺序对天气进行观测和记录。
他们已经进入“早期仪器时代”。