野火烟雾危害“高达”臭氧层 可能会以某种方式加强平流层极地涡旋

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日期:2021-11-30 16:55:20    来源:《中国科学报》    

两年前,北极海冰中的德国破冰船“极地号”船员向夜空发射了一束绿色激光,以研究冬季冰冷的云层。然而,光束在7公里以上的平流层中遇到了一千米厚的粒子层,研究人员后来发现,这是当年夏天席卷西伯利亚的野火产生的烟雾。

到2020年3月,由于野火烟雾挥之不去,卫星测量显示北极臭氧水平达到了历史新低。德国莱布尼茨对流层研究所研究生Kevin Ohneiser说,似乎是烟雾导致了臭氧的消耗。

近日,Ohneiser和同事发表于《大气化学与物理》的一项研究表明,气候变化可能会对大气化学产生意想不到的影响,因为日益严重的野火产生的烟雾会侵入平流层,并有可能侵蚀阻挡紫外线辐射的臭氧层。

美国宇航局(NASA)戈达德太空飞行中心遥感科学家Omar Torres表示,自20世纪70年代末以来,卫星已经能够跟踪烟雾颗粒,这些颗粒很容易从太空中观察到,因为它们对紫外线有很强的吸收能力。

北极烟雾事件尤其令人担忧,“大家都认为北极非常干净,因为那里没有会把污染物推进平流层的雷暴。”Ohneiser解释道,比如,澳大利亚野火可以产生高耸的风暴系统,能够像火山一样将物质注入平流层。但在西伯利亚大火发生时,由于处于热浪和高压系统中,形成风暴的对流上升气流被抑制了。因此,野火产生的烟雾肯定有其他到达平流层的途径。

在一个尚未发表的模型中,研究小组援引了一个10年前提出的名为“自我提升”的理论,试图解释该地区如何产生如此高浓度的烟雾。模型研究表明,黑色的烟雾颗粒有效吸收了阳光,加热了周围空气,导致黑烟上升。仅仅几天后,这一过程就可能将烟雾吹到距地面10公里的高空,然后风会将烟雾带到北极低空平流层。

Ohneiser说,事实上,西伯利亚野火发生后,NASA的云—气溶胶激光雷达与红外探路者卫星观测卫星(CALIPSO)观察到距地面4到10公里处升起的羽状烟雾。

对上述结论,许多科学家仍持怀疑态度,认为证据还不够充分,比如火山爆发的硫酸盐气溶胶也可能造成同样的效果。但Ohneiser和同事立场坚定,并利用激光雷达测量了硫酸盐气溶胶和烟雾颗粒对光的吸收和反射,最终发现了烟雾颗粒的特征——“野火烟雾清晰的光学指纹”。研究团队表示,他们确实观测到了莱科克火山的硫酸盐颗粒,但它们在平流层更高的地方形成了一个薄层。

总之,这些烟雾颗粒的确可能造成臭氧的损失。这些烟雾也可能会以某种方式加强平流层极地涡旋,进一步使两极寒冷,并加速损耗。(辛雨)

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