在西方世界,對於此次全球災害的較早記載出現於公元1816年春天的美國東部地區。當時美國東部許多地區突然連續出現了一種奇怪的「干霧」,它被叫做干霧(dry fog)是因為其中並沒有水氣,而且呈現出一種詭異的淡紅色,以至於當時這些地區看到的太陽都相對變成了暗紅色,有些時候因為太陽變得沒那麼耀眼,甚至用肉眼就能看見太陽黑子的存在。
當時的黃天紅日曾激發許多畫家的創作靈感,一批名畫因此誕生
而與干霧同期出現的是氣候的顯著變冷。在當年5月,霜凍災害使美國東海岸麻薩諸塞、新罕布夏、佛蒙特和紐約等州高海拔地區的農作物幾乎全部絕收。當年6月6日,阿爾馬尼、紐約和丹尼斯維爾等幾座當時的重要城市竟然下起了雪,到8日積雪最厚的地方甚至達到了50厘米。6月下旬,另外幾個州也連續5個夜晚出現霜凍,大量農作物受到嚴重影響。最終美國新英格蘭州的玉米收成只相當於通常年份的1/4,玉米近乎絕收的影響很快波及到其它糧食產品,小麥、穀物、肉菜蛋奶和麵粉的價格都出現了暴漲。
而在歐洲,低溫和暴雨在英國和愛爾蘭導致農業受到重大影響,愛爾蘭的小麥、燕麥和土豆都嚴重歉收,最終有差不多10萬人餓死。在威爾斯地區也出現了大批外出要飯的家庭。在德國,因為低溫等災害帶來的歉收,導致農產品價格暴漲,致使許多人聚集在糧食市場和麵包房外抗議。後來在歐洲許多城市,甚至還爆發了搶燒等暴亂。在瑞士的一些山區,甚至因為氣候寒冷形成了許多堅固的冰壩,導致當地許多村莊被迫搬遷,根據現代研究當年瑞士境內的死亡率比通常年份要高出了一倍左右。另外在匈牙利降下了罕見的棕色雪,而在義大利的北部和中北部地區,則出現了全年多次降下紅色雪的奇觀。因為當時這些現象似乎是全球性的,而且一時又沒有合理解釋,所以在歐美甚至有人認為是「天譴」,導致一度出現了許多人重新皈依宗教的現象。
公元1816年歐洲多數地區氣溫與常年相比明顯偏低(藍色)
而在中國,這次奇怪的災害甚至出現的更早。早在公元1815年,在雲南的一些地區就已經出現了饑荒,到公元1816年,雲南除土司地區之外的88個縣級行政區已經有28個出現了饑荒,到公元1817年受災的地區甚至達到了29個。如此大範圍長時間的饑荒導致雲南出現了大面積的人口死亡和逃亡,許多地區都出現了爭吃「觀音土」的現象。比如《姚州志》就記載說當時:
州西觀音菁有黃土,細膩如豆面,民稱觀音面,爭取食之。土性重滯不化,有脹死者。
而導致這些嚴重饑荒的,也基本可以肯定和低溫有關。比如道光年間的《雲南通志》就記載說當時:
七月雨雪,秋不熟。
而當時在中國其它一些地區,也出現了低溫災害導致水稻大量死亡。在台灣的新竹和苗粟甚至也下了雪,在彰化則也出現了霜凍。而在黑龍江雙城,因霜凍導致的絕收使很多屯墾人員被迫逃荒。此外在江西和安徽也都出現了夏天降雪或者下雨夾雪的記載,而當時在印度和日本也都出現了類似的記載。
這次「災變」影響如此之大,以至於它在後來被稱為「西方世界的最後一次重大生存危機」。因此也很自然地在後世成為了研究的焦點。而許多科學家經過研究發現,從宏觀的角度看,當時全球正處在始於公元1550年前後的一次小冰期的末段。所以在此之前,因為全球氣溫的降低,在數百年時間裡已經給全球各地造成了多次農作物減產,這在世界各地的史料里都曾有記載。
從公元元年到現在全球氣溫變化,可以看到在公元16世紀到19世紀初全球氣溫都出現了一定下降
而對於這次小冰期的成因,許多學者認為主要有太陽活動、洋流變化等一些客觀原因,但也跟在那幾百年里的人類活動有密切關係。其中被認為可能確實對氣候產生了一定影響的人為因素是,世界多地在公元14世紀遭遇黑死病疫情導致人口大量死亡,而在歐洲人發現美洲並大量移民美洲之後,美洲土著人口因為各種舊大陸傳染病等原因也大量死亡。在新舊大陸先後發生的人口大批量滅絕事件,導致許多原有的耕地在一定時間內出現了無人耕種的情況。而在這些耕地上樹木茁壯成長,使地球上的森林面積曾一度激增,而這些森林通過光合作用從空氣中吸收了大約數十億噸的二氧化碳,導致地球溫室效應大幅降低,所以至少是促進了這次小冰期的發展。
但小冰期其實是一個漸進的過程,而在公元1816年出現的氣候寒冷卻很明顯是一個突然出現的現象,所以用小冰期來解釋這個「無夏之年」是並不充分的。根據近代的研究,在公元1816年,全球的平均氣溫都下降了0.4-0.7攝氏度。這種降溫並不是全球各地同步下降,而是有些地區非常明顯,可能降低了幾度,有些地區則不太明顯,可能沒有明顯感受。但在全球範圍內,和前後不同年份相比,一年之內如此之大的降溫幅度還是極其罕見的。所以它必然也有原因。
曾導致了公元1816年全球災變的坦博拉火山衛星圖
而很快,人們發現,在「無夏之年」發生前一年,在地球上確實發生了一個大事件。在公元1815年4月5日至15日,位於當時荷屬東印度,也就是今天印尼的松巴哇島上的坦博拉火山突然發生了猛烈噴發。此次噴發持續了10多天,總共噴發出了多達數十億噸的氣體與火山灰,當時就在荷屬東印度周邊地區造成了大約1.1萬人死亡。而如果把這些噴發出來的火山灰堆成大約3.6米厚的一層,則大約可以覆蓋260平方公里的土地。
按照現代國際通行的火山爆發指數(VEI)衡量,這次火山爆發達到了第二高的等級,也就是7級。而在人類文明史上,達到這一等級的火山爆發只有兩次。除了這次之外,另外一次的爆發等級還是通過推算得出的,因為它發生在公元前16世紀前後,而現代觀點普遍認為,那一次爆發導致了希臘克里特島上存在的米諾斯文明滅亡。而公元1815年的這次火山劇烈噴發之後,大量火山灰在巨大能量的作用下進入了距離地面10多公里高的大氣平流層,在那裡火山灰里的二氧化硫與水蒸汽作用形成了一種被稱為硫酸鹽氣溶膠的物質。因為這種物質飄浮於能形成降雨的雲帶之上,所以下雨對它們沒有影響。而它們在幾個月時間內隨大氣流動擴散到了整個北半球。形成了對陽光的一個反射層。導致地球在那段時間裡接收的太陽熱量大幅度減少,最終使整個北半球的溫度都出現了顯著下降,而這也就是「無夏之年」以及相關各種災害發生的最直接誘因了。
另一篇描繪「無夏之年」黃色天空的著名畫作