地球科学学院陈兵副教授在亚洲夏季风系统对火山气溶胶传输路径的影响研究取得进展

2023年2月21日，博中bz网2云南省低纬高原大气环境与边界层过程重点实验室陈兵副教授团队在亚洲夏季风系统对火山气溶胶传输路径的影响研究取得进展。研究以“The influence of the Asian summer monsoon on volcanic aerosol transport in the UTLS region”为题，发表于Nature出版集团旗下npj Climate and Atmospheric Science期刊（中科院分区一区TOP，影响因子9.448）。 陈兵副教授作为第一通讯作者，硕士生乔琦作为第二作者。

火山气溶胶是全球气候变化中不可忽视的影响因子。火山喷发会将大量的火山灰、二氧化硫和硫化氢气体输送到大气中。强烈火山喷发会将含硫气体喷入平流层，这些气体最终被氧化成硫酸盐气溶胶，随大气环流在全球范围进行扩散。由于平流层相对稳定，硫酸盐气溶胶在平流层生命周期可达数年。硫酸盐气溶胶粒子单次散射反照比很高，产生较强“阳伞效应”，使到达地表的太阳短波辐射减少，使全球气候冷却。强火山喷发会对地球气候、生态系统和生物多样性构成威胁。地球历史上发生过多次生物大灭绝，比如6500万年前的恐龙大灭绝，火山喷发很可能是导致恐龙灭绝的一个重要因素。大规模的火山喷发可能引起环境和气候发生剧烈变化，导致地球生物大量灭绝。近年来，进入到上对流层、平流层区域的火山气溶胶对天气和气候的影响受到了广泛的关注。亚洲夏季风环流是北半球显著的环流系统，研究其对火山气溶胶的传输、交换过程的影响，对于探究火山气溶胶的分布和潜在的气候效应具有重要意义。

博中bz网2云南省低纬高原大气环境与边界层过程重点实验室陈兵副教授和硕士生乔琦，联合中国科学院大气物理所中层大气和全球环境探测重点实验室，通过结合卫星观测和拉格朗日数值模拟方法，使用硫酸盐气溶胶的前体物二氧化硫来初始化火山气溶胶的远距离传输和扩散的拉格朗日数值模拟，深入研究亚洲夏季风环流对上对流层-下平流层(UTLS)火山气溶胶传输、扩散过程的影响。通过比较北半球中纬度Sarychev火山喷发和热带Nabro火山喷发产生的气溶胶在亚洲夏季风环流的影响下的传输和平流层-对流层交换、混合过程，发现亚洲夏季风环流可以加强上对流层-下平流层区域 (UTLS) 内气溶胶的准水平、向传输；南亚高压水平方向上的屏障作用在南亚高压内外造成了存在显著的气溶胶梯度。另外，进入南亚高压内部的火山气溶胶在该区域内的非绝热加热的作用下缓慢抬升，穿越对流层顶进入平流层。

图1 南亚高压对北半球中纬度Sarychev火山喷发气溶胶传输的影响。红色三角形表示火山喷发位置，黑色等值线表示南亚高压位置

图2 南亚高压对北半球低纬度Nabro火山喷发气溶胶传输的影响。红色三角形表示火山喷发位置，黑色等值线表示南亚高压位置

亚洲夏季风系统显著改变了北半球，尤其是亚洲地区的上对流层-下平流层区域(UTLS)火山气溶胶的分布，增加火山气溶胶在亚洲区域的影响路径和范围，是影响亚洲地区平流层-对流层大气成分交换过程的关键天气过程。

本研究获得国家自然科学基金面上项目和地区项目，以及云南省面上基金的支持。

文章链接：

https://www.nature.com/articles/s41612-023-00339-w#citeas

Wu X., Qiao Q., Chen B.* et al.,2023: The influence of the Asian summer monsoon on volcanic aerosol transport in the UTLS region. npj Clim. Atmos. Sci., 6, 11. doi: https://doi.org/10.1038/s41612-023-00339-w .