冰島火山噴發(fā)引發(fā)嚴(yán)重北極霾：科學(xué)家揭示跨國(guó)污染傳輸路徑
時(shí)間：2025-03-20 作者：吳凱麗
近日,我國(guó)科學(xué)家通過(guò)"星-地聯(lián)合監(jiān)測(cè)"(安光所研制、搭載于高分五號(hào)02星、大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)01星的大氣痕量差分吸收光譜儀EMI以及安光所研制、裝載于中國(guó)北極黃河站的地基差分吸收光譜儀MAX-DOAS)首次捕獲冰島火山噴發(fā)對(duì)北極的跨界污染證據(jù)。中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院安光所團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)冰島Sundhnukagigar火山2024年噴發(fā)釋放的痕量氣體SO2,一周左右的時(shí)間穿越2000多公里導(dǎo)致北極斯瓦爾巴群島（Svalbard Archipelago）出現(xiàn)嚴(yán)重霧霾事件,相關(guān)成果發(fā)表于國(guó)際知名期刊The Innovation Geoscience。
火山噴發(fā)如同地球的"化學(xué)噴霧彈",或瞬間或緩慢向大氣層排放數(shù)百萬(wàn)噸SO2等有毒氣體。這些氣體在陽(yáng)光作用下會(huì)轉(zhuǎn)化為硫酸鹽顆粒,既能引發(fā)酸雨危害生態(tài)系統(tǒng),又能像"遮陽(yáng)傘"般反射陽(yáng)光導(dǎo)致全球降溫。更危險(xiǎn)的是,直徑小于2.5微米的火山灰顆?？缮钊肴梭w肺部,引發(fā)呼吸系統(tǒng)疾病。
安光所自主研發(fā)、高分五號(hào)02星和大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)01星搭載的EMI,每天能沿著衛(wèi)星軌道完成全球掃描,以相當(dāng)于6個(gè)足球場(chǎng)(7×8公里)的精度捕捉大氣污染物蹤跡。數(shù)據(jù)顯示,北極新奧爾松地區(qū)80%的二氧化硫污染氣團(tuán),正是來(lái)自此次冰島火山噴發(fā)的"火山云"。EMI作為國(guó)內(nèi)目前在軌運(yùn)行的最高空間分辨率大氣痕量氣體監(jiān)測(cè)載荷,具有單日覆蓋全球的優(yōu)勢(shì)。此前,團(tuán)隊(duì)早就開(kāi)展了全球O3、NO2、SO2、BrO等的監(jiān)測(cè)和衛(wèi)星地面驗(yàn)證。2021年團(tuán)隊(duì)還利用高分五號(hào)02星EMI監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)研究了湯加火山噴發(fā)的SO2和BrO釋放、遷移趨勢(shì),為火山噴發(fā)影響和巖漿脫氣過(guò)程研究提供了重要支撐。
為驗(yàn)證衛(wèi)星數(shù)據(jù),安光所在北極黃河站建設(shè)的MAX-DOAS地基監(jiān)測(cè)系統(tǒng)發(fā)揮了關(guān)鍵作用。作為我國(guó)在北極地區(qū)唯一連續(xù)運(yùn)行的大氣痕量氣體柱濃度和垂直廓線監(jiān)測(cè)站點(diǎn),地基差分吸收光譜儀自2015年起運(yùn)行逾10年,為國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星的地面校驗(yàn)提供了有力支撐,同時(shí)MAX-DOAS獲得的O3、SO2、BrO等痕量氣體和氣溶膠消光廓線對(duì)研究極區(qū)大氣化學(xué)機(jī)制至關(guān)重要。星地?cái)?shù)據(jù)的"雙保險(xiǎn)"驗(yàn)證,讓污染傳輸證據(jù)鏈完整呈現(xiàn)。
"這就像通過(guò)衛(wèi)星監(jiān)控火山噴發(fā)的'煙霧彈',再用地基設(shè)備捕捉'煙跡'的擴(kuò)散路徑。"研究團(tuán)隊(duì)還采用污染源追蹤模型,精確計(jì)算出不同區(qū)域污染物的"來(lái)龍去脈"。
該研究不僅驗(yàn)證了我國(guó)新一代環(huán)境監(jiān)測(cè)衛(wèi)星的精準(zhǔn)度,更為應(yīng)對(duì)氣候變化提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐。研究團(tuán)隊(duì)正在研發(fā)的多星融合監(jiān)測(cè)系統(tǒng),未來(lái)有望實(shí)現(xiàn)每小時(shí)更新全球污染動(dòng)態(tài)。
此項(xiàng)研究標(biāo)志著我國(guó)在環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)從"跟跑"到"并跑"的跨越。隨著全球極端氣候事件頻發(fā),這種星地協(xié)同的監(jiān)測(cè)體系將成為守護(hù)地球家園的"生態(tài)預(yù)警機(jī)"。
吳凱麗博士為論文第一作者,羅宇涵研究員和司福祺研究員為論文通訊作者。本研究獲得國(guó)家自然科學(xué)基金(41941011,41676184)、中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)(2020439)和中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院院長(zhǎng)基金(BJPY2023B01)的資助。
原文鏈接:?https://doi.org/10.59717/j.xinn-geo.2024.100131
基于衛(wèi)星、地面觀測(cè)和PSCF分析的冰島火山噴發(fā)對(duì)北極的影響