2019-08-09 05:36:01
分析野火烟雾将有助于校准气候模型

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2017年由一群巨大的野火引发的雷暴将一小片火山的气溶胶注入平流层,产生了持续近9个月的烟雾。研究羽流的CIRES和NOAA研究人员发现,烟雾中的黑碳或烟灰是羽流快速上升的关键:烟尘吸收太阳辐射,加热周围空气并使羽流快速上升。

滚滚浓烟云为研究人员提供了一个理想的机会来测试气候模型,该模型可以估算颗粒云持续多长时间 - 在达到23公里的最高海拔之后,烟囱在平流层中保留了数月。

这些模型对于理解核战争或地球工程的气候影响也很重要。

“我们将观测结果与烟羽的模型计算结果进行了比较。这有助于我们理解为什么烟羽如此之高并且持续时间长,这可以应用于其他平流层气溶胶注入,例如火山爆发或核爆炸,”NOAA科学家说。 Karen Rosenlof是作者团队的成员,该团队还包括来自CU Boulder,Naval Research,Rutgers和其他机构的科学家。该研究结果发表在今天的“科学”杂志上。

在2017年夏天,野火肆虐太平洋西北地区。 8月12日,在不列颠哥伦比亚省,一群火灾和理想的天气条件产生了五个近乎同时高耸的烟云或火山云雾,将高浓度的烟雾排放到平流层。在两个月内,羽状物从最初的12公里高度上升到23公里,并在大气中持续更长时间 - 卫星甚至可以在8个月后发现它。

“森林火灾烟雾对我们来说是一个理想的案例研究,因为它在卫星上得到了很好的观察,”首席作者,非国家空间研究中心的CIRES科学家,现任广州暨南大学环境与气候研究所的彭飞飞说。中国。

两颗卫星上的仪器 - 国际空间站和美国国家航空航天局的CALIPSO-以及NOAA的气球印刷光学粒子光谱仪或POPS,提供了研究人员所需的气溶胶测量。

Yu和他的同事将这些观察结果与全球气候和化学模型的结果进行了比较,以得出烟雾升高的程度以及它在大气中持续多长时间的匹配。通过测量烟羽的上升速率和演变,研究人员可以估算出烟雾中的黑碳含量以及有机颗粒物质在平流层中被破坏的速度。

他们发现,羽流的快速上升只能通过黑碳或烟灰的存在来解释,黑碳或烟灰约占烟雾总质量的2%。烟灰吸收了太阳辐射,加热了周围的空气并迫使羽流进入大气。

接下来,该团队模拟了大气中烟羽的退化。他们发现,为了模拟烟雾在数月的羽流中观察到的腐烂速率,必须有一个相对缓慢的有机碳损失(通过光化学过程),以前的核冬季研究假设非常迅速。

“我们对模型如何代表烟雾有了更好的理解。而且因为我们可以对这个过程进行建模,我们知道我们可以在大气中模拟其他与气溶胶相关的过程,”NOAA科学家和其中一篇论文的高汝山说。合着者。

CU Boulder的Brian Toon和罗格斯大学的Alan Robock,也是新论文的共同作者,对这些研究结果对核爆炸的气候影响意味着什么特别感兴趣,其中包括被称为“核冬天”的严重降温影响。在对核战争的气候影响进行建模时,Toon,Robock和其他人长期以来预计大火将产生烟雾,这些烟雾也可以很好地进入平流层。

“虽然预计在20世纪80年代烟雾的增加,但不列颠哥伦比亚省的2017年火灾是第一次被观察到,”Toon说。

“获得确认令人兴奋,”Robock补充道。

此外,两人指出,在2017年大火期间进行的详细观察 - 例如有机物持续性略长于预期 - 正在推动更多的模拟。 Toon说,核冬天的冷却影响可能持续时间比模型预测的要长一些,但工作仍在进行中。

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