1991年,菲律宾皮纳图博火山爆发,向空气中喷射了大量的火山灰和气体。一项新的研究考察了这些碎片是如何随着时间的推移而演变的,以及它可能是如何进入大气层的。资料来源:Dave Harlow, USGS
Source: Journal of Geophysical Research: Atmospheres

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火山猛烈喷发,火山灰和气体喷涌而出。热浆迅速上升到大气中,各种大气动力学相互作用,形成了火山云的组成、高度和辐射特性。火山云反射太阳辐射,给地球降温,导致极端天气,并延缓全球变暖,但科学家一直想知道火山物质在喷发后是如何演化和解析自身的。到目前为止,对强烈火山喷发初期阶段的观测还很少,而用于研究火山喷发影响的传统气候模型无法捕捉这一初始阶段的很多细节。

在一项新的研究中,Stenchikov等人对区域大气化学模型WRF-Chem进行了修改,以便更好地捕捉火山云发展的初始阶段。研究人员对1991年菲律宾皮纳图博火山爆发进行了模拟研究,他们假设,随着喷发的喷射流,大量的火山碎屑被送入平流层下部。他们进行了25公里网格间距的模拟,考虑到二氧化硫(SO2)、灰、硫酸盐和水蒸气的同时注入。此外,他们还考虑了包括气态二氧化硫在内的所有烟羽成分的辐射加热和冷却效应。

研究人员发现,局部加热起着至关重要的作用,影响着火山云的初始演化过程,分离成层,然后分散或落到地面。他们的新模型显示,在火山爆发后的第一周,火山云以每天1公里的速度上升到大气中,最初是由于火山灰对太阳的吸收,后来是由于硫酸盐气溶胶对太阳和陆地辐射的吸收。

研究人员指出,他们的发现可能对许多应用有帮助,从航空安全到了解气候和地球工程技术。(Journal of Geophysical Research: Atmospheres, https://doi.org/10.1029/2020JD033829, 2021)

-科学作家Sarah Derouin

This translation was made by Wiley. 本文翻译由Wiley提供。

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