第九届青年地学论坛

火山爆发排放的硫酸盐气溶胶可以影响全球辐射收支平衡，并通过辐射-化学-动力耦合过程影响平流层臭氧。先前的研究往往将均相化学包括在辐射-动力项中讨论，因此对化学过程的评估是不完整的。此外，热带外火山爆发的影响也尚未被澄清。因此，我们利用气候模式CESM1.2模拟不同纬度的火山爆发产生的平流层气溶胶对辐射和平流层臭氧的影响途径。
研究结果表明，排放到平流层的硫酸盐气溶胶会造成偶极型的臭氧响应，即在热带10 hPa附近的臭氧累积和20 hPa附近的臭氧损耗。进一步的研究发现，这是由硫酸盐的加热造成的BD环流加速导致的。研究还进一步通过敏感性试验分离了非均相和均相化学的相对贡献，发现当SO₂的排放量大于0.1倍的Pinatubo时，均相化学对臭氧的影响要大于非均相化学的影响。我们的结果还对比了热带和热带外的火山爆发造成的臭氧变化，发现当火山爆发发生在热带，半球对称分布的气溶胶会造成热带臭氧损耗和热带外臭氧增加；当火山爆发发生在热带外，集中在爆发半球的气溶胶会造成爆发半球的臭氧损耗和另一个半球的臭氧增加。这样的臭氧分布是化学和动力过程的共同结果，但动力过程更为重要。我们的结果强调了动力过程在火山爆发后中、低纬臭氧变化中的重要作用。
此外，我们对比了不同纬度的火山爆发的辐射效应，发现在夏季热带外的火山爆发和热带火山爆发产生等量平流层气溶胶含量的条件下，夏季热带外的火山爆发会产生比热带火山爆发弱20%的辐射效率，而冬季热带外的火山爆发产生的辐射效率与热带火山爆发相当。进一步分析发现，硫酸盐气溶胶的峰值和太阳辐射的季节分布的匹配关系是造成这一差异的重要原因。此外，这样的辐射差异会造成热带外爆发产生比热带爆发弱11%的平流层升温和弱25%的地表冷却效应。
 

平流层气溶胶,平流层臭氧,辐射,平流层化学,BD环流