南极洲红光、南极臭氧洞异常扩大、汤加火山喷发和点源喷发数学模型

                                                                 吉林大学：杨学祥，杨冬红

关键提示

       近日，科学家们在南极洲观看到了一种罕见的现象。本应在隆冬时节一片黑暗的南极洲上空，却被耀眼的粉红色霞光笼罩。造成这种现象的，居然与发生在今年一月份、距离南极洲7000公里的汤加火山喷发有关。

       汤加火山于1月15日喷发，产生了一股垂直羽流，延伸至地球表面50公里以上高空。在喷发后的12个小时里，水和火山灰释放的热量是地球重力波的最大来源。火山喷发还产生了类似波纹的重力波。卫星观测显示，这种重力波延伸到整个太平洋盆地。

       火山喷发还在地球大气层中引发了大气波，其围绕地球回荡了至少6次，并达到理论上的最大速度——在地球大气层中看到的最快速度，即320米/秒。

       论文作者称，一个单一事件产生了如此大的影响，这在观测记录中是独一无二的，这将有助于科学家改进未来的大气和气候模型。

      “这是一次真正的大喷发，是迄今为止观察到的一次真正独特的喷发。”论文主要作者、巴斯大学空间大气和海洋科学中心的Corwin Wright说，“我们从未见过大气波以这样的速度在全世界传播——传播速度非常接近理论极限。这次喷发是一次惊人的自然实验，我们收集到的数据将增强人们对大气的理解，并帮助改进大气和气候模型。”

      “我们的研究很好地展示了全球波浪是如何被火山喷发期间蒸发的大量海水驱动的。然而，我的直觉是，这次喷发还会产生更多的影响。”论文作者之一、牛津大学物理系的Scott Osprey说，“随着大量水蒸气在平流层中扩散，人们将关注南极臭氧空洞及其在春季的严重程度。”

https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2022/7/482359.shtm

      我们在2018年11月17日指出，足够规模的火山喷发和地震活动也会产生相应的球面大气对流，影响大气对流的正常结构，形成相应的灾害链。汤加的球面对称点为西非的加纳，是能量的集中地，但是，由太阳能量形成的大气对流，火山灰一般在低纬度升起，在两极落下，与半球面对流模型完全一致。这是南极洲红光形成的原因，可导致9月末南极臭氧洞异常扩大。

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南极洲红光是南极臭氧洞异常扩大的前兆。

球面大气、海洋和地壳传递能量的方式和特征 

目前有关大气、海洋和地壳的能量传递模型都是建立在平面模型之上，事实上，地球是一个球体，地球表面的大气、海洋和固体地壳都是是一个球面，球面模型能更准确地反映暴风雪、海啸和地震远距离传播的方式和特征。

研究表明，点源激发的球面大气、海洋和固体地壳震荡在传播过程中的能量密度变化，与单位时间扩散的大圆周长C成反比。设总能量为Q，能量密度为δ，穿过的面积为S=Cl = 2πRlsinφ，l为单位弧长，R为地球半径，φ为圆心角。则有

δ= Q/S = Q/ (Cl) = Q/ (2πRlsinφ)                               (1)

其中，圆心角φ为点源和地心连线与大圆上任一点和地心连线的夹角。同样，在球壳中点源喷射造成的球面对流，也会有扩散、集中、返回的震荡过程（见图5）。

图1  点源激发的大气流动、海洋震荡和地震波传播在球面上的能量密度变化(杨冬红，2009)

由（1）式可知，在φ= 0和φ= π时，能量密度δ为无穷大，在φ= π/2时，即经过地表最大圆时，能量密度δ最小。这就是说，假定大气流动总能量在传播中无损耗，点源及其地心对称点处的能量密度最大（杨冬红, 2009）。

这一模型既可以解释北极大气和海洋等位面下降导致北半球低温暴雪频发和南极大陆沿海异常变暖（通过海冰气候开关效应阻止拉尼娜的发生，使拉尼娜可能夭折），也可以解释震洪链、旱涝链和高温暴雨链的发生原因。同样，这一模型可以解释海啸波动为什么在地震球面对称点的能量最大。

2003年12月23日22时左右，“重庆开县井喷”发生，历时84小时，大约17.5至21百万立方米石油天然气喷入大气中；2004年9月2至5日，开县惨遭200年一遇特大暴雨洪灾，部分地区为500年一遇。2008年5月12日四川汶川发生8 级地震；2009年7月4日地震灾区遭遇“7.14”暴雨洪涝灾害。2013年4月20日四川雅安发生7级地震；7月7日晚至10日，强降雨侵袭四川，成都、雅安、乐山、眉山、德阳、绵阳大部及广元市西部出现了区域性暴雨，都江堰气象站日降水量已超过有记录以来的最大值。2013年8月6日14时，在全国2418个国家级自动监测站中，高温排行前十名全部超过40℃，其中，浙江8个地区榜上有名，浙江余姚的气温更是达到了42.1℃；2013年10月9日），在福建登陆的台风“菲特”，却让浙江东部的余姚受遭受了百年一遇的降雨，70%以上城区受淹，主城区城市交通瘫痪。受灾人口超过83万人。点源喷发导致的大气环流是合理的数学模型，能量在喷发点及其球对称点达到最大值（见图2）。

地球赤道圈的周长为4万公里，地震对称点相距2万公里。北纬49°为美国、加拿大国境线，是卡斯卡迪亚俯冲带的中心。其球面对称点在南纬49°的大西洋上。由于大陆和海岛的阻隔，地震引发的海啸被日本列岛和南太平洋诸岛阻挡，形成了跨越千里的特大灾害事件。日本在卡斯卡迪亚俯冲带的同一半球内，海啸能量和高度不是最大的，在球面波的运动中处于能量的扩散状态，并在1万公里处达到最小值。图1 展示的7500-8000公里距离表明，本次海啸的规模远远小于1960年的智利地震。

1960年5月22日，智利中部太平洋深海沟发生里氏8.3级大地震，产生最大浪高25米的大海啸，海浪以640千米/时的速度横扫太平洋，造成1万多人遇难，沉船几千艘，这是世界上影响范围最广的地震海啸之一。日本也位列其中。因为智利和日本分属于两个半球，智利地震中心位于3..2°S，76.6°W，日本东京位于北纬35°69′—东经139°69′。两者接近为球面对称点，并有连续的海洋链接，达到最远距离（大约为日本到北美地震中心距离的2倍，15000-16000公里）。

2018年11月8日以来的加州山火可以作为一个典型的点源能量喷发，所形成的大气对流如图2a。山火热流上升到高层，并流向球面对称点，变冷后在低层流回美国，导致极地冷空气趁势而入，冷暖空气交汇，形成美国东北部的暴风雪。加州山火是这场气象灾害产生的动力。这样的大气对流也可以根据能量大小，形成图2b的半球循环。

图2 点源喷发在全球壳a和半球壳b中的对流（杨冬红，2009）

干旱、山火、暴雪、寒流，美国灾难源于加州地下能量释放，由此引发的点源能量喷发模式即将进入能量释放高潮。

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在地球自转的影响下，点源喷发不仅能造成球面大气对流，而且能产生相应的大气蜗旋，从而干扰正常的大气对流，形成极端事件和极端灾害。特别应该指出的是，加州多次发生的山火，其主要原因是地下能量的释放，山火的热能又加大了点源喷发的强度，扩大了点源喷发的全球大气对流规模，分裂了极地涡旋，干扰了大气正常流动，形成以美国为中心的冷暖变化对流新体系，导致美国极端灾害恶性循环，形成超级灾害链。这就是不稳定系统的蝴蝶效应：微力引起的动态平衡破坏，使能量向特定方向集中，形成难以估量和预计的超级灾害链。这一过程，我们称之为“微力迭代效应”。

我们已多次发布相应的警告。

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足够规模的火山喷发和地震活动也会产生相应的球面大气对流，影响大气对流的正常结构，形成相应的灾害链。

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相关文献

1. 杨冬红，杨学祥，刘财。2004年12月26日印尼地震海啸与全球低温[J]。地球物理学进展。2006，21（3）：1023～1027。

Yang Donghong,Yang Xxuexiang, Liu Cai. Global low temperature, earthquake and tsunami (Dec. 26, 2004) inIndonesia[J].Progress in Geophysics, 2006, 21（3）: 1023～1027.

2. 杨冬红，杨德彬，杨学祥. 2011. 地震和潮汐对气候波动变化的影响[J]. 地球物理学报， 54（4）：926-934

Yang D H,Yang D B, Yang X X, The influence oftidesandearthquakes in globalclimatechanges. Chinese Journal of geophysics (in Chinese),2011, 54(4): 926-934

3. 杨冬红，杨学祥。全球变暖减速与郭增建的“海震调温假说”。地球物理学进展。2008，23 (6): 1813～1818。YANG Dong-hong, YANGXue-xiang. The hypothesis of the ocesnic earthquakes adjusting climate slowdownof global warming. Progress in Geophysics. 2008, 23 (6): 1813～1818.

4. 杨冬红, 杨学祥. 北半球冰盖融化与北半球低温暴雪的相关性[J]. 地球物理学进展, 2014, 29(2):610-615. YANG Dong-hong, YANG Xue-xiang. Studyon the relation between ice sheets melting and low temperature in NorthernHemisphere. Progress in Geophysics. 2014, 29 (1): 610～615.

5. 杨冬红，杨德彬，杨学祥。地震和潮汐对气候波动变化的影响。地球物理学报。2011，54（4）：926-934. Yang D H,Yang D B, Yang X X, The influence of tides and earthquakes in global climatechanges. Chinese Journal of geophysics(in Chinese), 2011, 54(4): 926-934

6.  杨冬红，杨学祥. 全球气候变化的成因初探. 地球物理学进展. 2013, 28(4): 1666-1677. Yang X X, Chen D Y. Study oncause of formation in Earth’s climatic changes. Progress in Geophysics (inChinese), 2013, 28(4): 1666-1677.

7. 杨冬红. 2009. 潮汐周期性及其在灾害预测中应用[D][博士论文].长春:吉林大学地球探测科学与技术学院.

Yang Dong-hong. 2009.Tidal Periodicity and its Application in Disasters Prediction[D]. [Ph. D.thesis]. Changchun：College of Geo-exploration Science and Technology, Jilin   University.

8. 杨冬红, 杨学祥.2013.a 地球自转速度变化规律的研究和计算模型. 地球物理学进展, 28（1）：58-70。

Yang D H, Yang XX. 2013a. Study and model on variation ofEarth’s Rotation speed. Progress inGeophysics (in Chinese), 28（1）：58-70.

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1146733.html 

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     火山喷发导致臭氧洞形成的观点得到证实

      转发者按：网上搜索的意外收获，我10年前的观点还有人记得，谢谢了！

据《中国日报》报道 英国研究人员日前表示，地球历史上出现的最大臭氧洞并非人类所为，而是2.51亿年前的一次火山爆发所“创造”的。 

【英国专家：火山制造史上最大臭氧洞】  

这个臭氧洞环绕在地球赤道周围，向北最远延伸至葡萄牙中部，向南最远延伸至阿根廷南部。它是因为西伯利亚的火山喷发形成的，这些喷发导致当时地球上出现规模最大的生物灭绝惨剧，加速了无数动植物种群走向灭亡。

根据科学家的计算，刺穿这个臭氧洞的紫外线强烈程度最高可达穿过人类使用氟利昂和其它化学物质制造的臭氧洞的紫外线的6倍。这些曾在二叠纪－三叠纪时代破坏臭氧层的化学物质，一旦停止“入侵”大气层，遭破坏的臭氧层大约需要10年时间才能得以恢复。与它相比，人类不过是向大气中排放的破坏臭氧层的化学物质的“作恶时间”更长一些。

由英国谢菲尔德大学大卫·毕尔林教授领导的研究小组在《皇家学会哲学汇刊》上刊登了他们的发现。 

【我国教授：南极臭氧洞罪魁祸首是太阳风】  

无独有偶，1999年我国吉林大学地球探测科学与技术学院杨学祥教授就指出，造成南极上空臭氧空洞的“罪魁祸首”是太阳风，而不是通常所认为人类使用的氟利昂。这一观点发表在今年5月份出版的《科学美国人》杂志中文版上。

杨教授在论文中指出，有3个因素结合起来使南极臭氧层出现空洞：太阳风的压力使地球南极上空大气层变薄；处于开裂期的地球南半球由于火山爆发释放出大量有害气体破坏臭氧层；太阳高能粒子进入地球大气层后消耗了两极臭氧。

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1332936.html

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-257912.html 

英国专家指出，这个臭氧洞环绕在地球赤道周围，向北最远延伸至葡萄牙中部，向南最远延伸至阿根廷南部。它是因为西伯利亚的火山喷发形成的，这些喷发导致当时地球上出现规模最大的生物灭绝惨剧，加速了无数动植物种群走向灭亡。根据科学家的计算，刺穿这个臭氧洞的紫外线强烈程度最高可达穿过人类使用氟利昂和其它化学物质制造的臭氧洞的紫外线的6倍。这些曾在二叠纪－三叠纪时代破坏臭氧层的化学物质，一旦停止“入侵”大气层，遭破坏的臭氧层大约需要10年时间才能得以恢复。 

超极臭氧洞是全球5次生物大灭绝的真凶 

超级火山喷发导致超极臭氧洞的形成，过度太阳射线进入地表，是生物大灭绝的真正元凶。大量研究证明，全球6次生物大灭绝是由超级臭氧洞产生的（见相关证据）。由此看来，臭氧洞有利有弊：既可为地球消毒杀灭流行病毒，又可导致皮肤癌，甚至全球生物大灭绝，万万不可掉以轻心。

https://www.163.com/dy/article/FDN4VMDK0532BWKH.html

https://tech.qq.com/a/20110914/000366.htm

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1335229.html

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1335272.html

两极都出现臭氧洞证实自然原因

       自《蒙特利尔议定书》诞生至今，地球上每个国家都签署了该议定书，这是迄今为止唯一得到普遍签署的国际条约。因此，该议定书被广泛认为是国际环境合作的胜利。根据一些模型，《蒙特利尔议定书》及其修正案每年在全世界范围内帮助预防了多达200万例皮肤癌，避免了数百万例白内障。

　　如果世界各国没有禁止使用氟氯烃制冷剂，那今天的臭氧层可能就会接近最大规模的耗损，从模型中可以很确定地看到，到2050年，整个地球都将出现臭氧层空洞，地球将变得不适合居住。

       1999年我就指出，造成南极上空臭氧空洞的“罪魁祸首”是太阳风，而不是通常所认为人类使用的氟利昂。这一观点发表在今年5月份出版的《科学美国人》杂志中文版上。杨教授在论文中指出，有3个因素结合起来使南极臭氧层出现空洞：太阳风的压力使地球南极上空大气层变薄；处于开裂期的地球南半球由于火山爆发释放出大量有害气体破坏臭氧层；太阳高能粒子进入地球大气层后消耗了两极臭氧。

       为什么北极上空没有形成臭氧空洞？杨教授解释说，在夏至时，太阳光直射北回归线，从而产生北半球上空大气的背光南移，此时地球远离太阳而进入远日点，所以北极大气背光南移规模变得更小，不足以产生臭氧空洞。

       我指出，“臭氧空洞是个动态的、在两极之间进行漂移的自然过程。”由于地球围绕太阳旋转的轨道是一个椭圆，其近日点和远日点相互变化周期为2.1万年。所以臭氧空洞有一半时间即1.05万年在南半球，另一半时间在北半球。根据天文资料计算，地球公转轨道近日点到公元l1500年将与夏至重合。杨教授说：“南极臭氧空洞正在向北方移动，1万年后臭氧空洞将出现在北极。这一重大环境变迁应该引起全世界的注意。”

      2020年3月北极地区上空出现了一个巨大的臭氧层空洞，这可能是该地区有史以来出现的最大的空洞，与每年在南极形成的臭氧层空洞面积相当。

       据《自然》报道，目前，北极中部的大部分地区（覆盖面积约为格陵兰岛的3倍）的臭氧水平创下了历史新低，这个有可能在未来几周内破裂的臭氧层空洞不会威胁人类健康，但作为一种非凡的大气现象，它将被载入史册。

       南极臭氧空洞每年都会形成，因为冬季该地区的温度通常会骤降，从而形成高空云层。“这些条件在北极地区很罕见，那里温度变化更大，通常不会导致臭氧层的损耗。”德国于利希研究中心大气科学家Jens-Uwe Grooβ说。

       但2020年强劲的西风环绕北极，将冷空气困在“极地涡旋”中。德国阿尔弗雷德韦格纳研究所大气科学家Markus Rex说，北极上空的冷空气比1979年以来的任何一个冬天都要强。在寒冷的气温中，高空云层形成，破坏臭氧层的反应开始。

       研究人员通过从北极附近的观测站释放气象气球来测量臭氧水平。截至3月底，这些气球在18公里的高空测量到臭氧层核心区域的臭氧含量下降了90%。Rex说，气象气球通常测量到的臭氧含量约为3.5ppm，但它们记录到的仅为0.3ppm。“这比我们过去看到的任何臭氧损耗都要严重。”他说。

       北极在1997年和2011年经历了臭氧损耗，但今年的损耗或超过以往。“今年的臭氧损耗至少和2011年一样多，而且有迹象表明可能会更多。”美国西北研究协会大气科学家Gloria Manney说，在未来几天里，仍然有相当多的氯反应消耗臭氧。

       在人们庆祝停止使用氟利昂导致南极臭氧洞变小的伟大功绩的时候，2020年3月北极最大臭氧洞的出现，不但打破了氟利昂制造了臭氧洞的神话，而且证实了我的南北极轮番出现臭氧洞的机制：自然因素（太阳风、地球轨道和火山喷发）是臭氧洞形成的主要原因。

       北极上空首次出现臭氧空洞：氟利昂不是臭氧减少的主要原因。

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-492958.html

我国科学家杨学祥提出新观点:臭氧空洞"元凶"是太阳风

太阳风是一种高能粒子流,穿越地球磁层后,沿磁力线集中到南北两极,并与臭氧结合成水,进而破坏极地臭氧层.

作 者： 周长庆 高景泰 

作者单位： 

刊 名： 科技文萃 

英文刊名： DIGEST OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 

年，卷(期)： 1999 (8) 

分类号： 

关键词： 

机标分类号： X13 P42 

机标关键词： 科学家臭氧空洞地球磁层太阳风粒子流合成水磁力线臭氧层 

基金项目： 

http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical_kjwc199908034.aspx

我国科学家杨学祥提出新观点：臭氧空洞“元凶”是太阳风

       太阳风是一种高能粒子流，穿越地球磁层后，沿磁力线集中到南北两极，并

与臭氧结合成水，进而破坏极地臭氧层。

       本报长春6月29日电（新华社记者周长庆、本报记者高景泰）长春科技大学教授杨学祥

最近撰文指出，造成南极上空臭氧空洞的“罪魁祸首”是太阳风，而不是通常所认为的氟

利昂。

       杨学祥一直从数学模式的视角进行地球科学理论研究，迄今已出版一本专著，发表论文

50多篇。目前他正在从事获得“国家自然科学基金”资助的有关地球演化和气候变化的研究。

上述观点是在他与同事合著的论文《太阳风、地球磁层与臭氧空洞》中提出的，并发表在今

年第5期《科学美国人》杂志中文版上。最近，这一新观点经新华社向世界播发后，在国际上

产生强烈反响，一些华文报纸纷纷采用，世界四大通讯社之一的法新社，几乎全文转发了新

华社英文稿。

       1985年，英国科学家首次报道南极上空出现巨大臭氧空洞，后来人们发现这个臭氧空洞

早已产生，并一直在稳定、逐步地扩大。大多数科学家认为，这是30年代以来人类大量使用

氟利昂造成的，其释放出的氯离子破坏臭氧分子，从而使臭氧浓度急剧减少。

       杨学祥认为，人类使用氟利昂是南极臭氧空洞形成的主要原因。这一观点依据不足。他

说，事实上，北半球的大陆面积和人口占全球的大部分，人为产生的氟利昂也集中在北半球。

如果是氟利昂的原因，则臭氧空洞应该出现在北极而非南极才能解释得通。

       他在论文中指出，有三个因素结合起来使南极臭氧层出现空洞：太阳风的压力使地球南

极上空大气层变薄；处于开裂期的地球南半球由于火山爆发释放出大量有害气体破坏臭氧层；

太阳高能粒子进入地球大气层后消耗了两极臭氧。其中，太阳风是地球臭氧空洞的“元凶”。

太阳风是一种形象他说法，其实它不是流动的空气，而是一种高能粒子流。当彗星向太

阳靠近时，太阳风及光压、太阳电磁辐射将彗星的彗发物质吹走，形成一条背光的彗尾。同

彗星一样，包括地球在内的行星在趋近太阳时，也会产生大气的背光运动并丢失一部分质量。

行星大气的演化为此提供了可靠证据，如离太阳最近的水星大气极为稀薄，离太阳较近的类

地行星原始大气早已消失殆尽。而离太阳较远的类木行星都有浓厚的大气，成份以原始大气

氢和氦为主。

       杨教授说，由于受地磁层的保护，太阳高能粒子中每年仅有一小部分穿越地球磁层，并

沿着磁力线集中到南北两极。由于高能粒子中以氢元素为主，到达两极后容易和臭氧结合成

水，所以它首先破坏的是两极的臭氧。根据计算，进入南极的太阳粒子比进入北极的多6.6%。

还有资料表明，近百年来，地磁偶极矩减少了5%，造成对地球的保护能力下降，使南极上空

臭氧空洞逐年扩大。太阳高能粒子进入大气层每年消耗掉地球臭氧含量的10％，但由于地球

上生物的作用，使一部分二氧化碳变成氧，使消耗的部分得到弥补。

       地球公转轨道近日点在冬至前后时，南极圈更多地处于太阳光照射下。在太阳风的作用

下，南极的大气产生背光北移运动，因此大气层变薄，大气质量（包含臭氧）大量散失到太

空中。

       根据杨学祥的研究，地球南半球是个逐渐开裂的半球（北半球则是压缩半球），因地壳

的开裂喷发出大量包括卤素在内的地下气体，更直接地消耗了南半球的臭氧含量。地球产生

的卤素比人类制造的氟利昂多得多，我国天山火山6千年前的一次喷发释放出相当于人类170

多年制造的氟利昂的总量。他强调说：“这并不是说，人类就可以肆无忌惮地制造和使用氟

利昂。事实上，人类减少使用氟利昂，更好地保护环境，会对臭氧层保护起到积极影响。”

       为什么北极上空没有形成臭氧空洞？杨教授解释说，在夏至时，太阳光直射北回归线，

从而产生北半球上空大气的背光南移，此时地球远离太阳而进入远日点，所以北极大气背光

南移规模变得更小，不足以产生臭氧空洞。

        他指出，“臭氧空洞是个动态的、在两极之间进行漂移的自然过程。”由于地球围绕太

阳旋转的轨道是一个椭圆，其近日点和远日点相互变化周期为2.1万年。所以臭氧空洞有一半

时间即1.05万年在南半球，另一半时间在北半球。根据天文资料计算，地球公转轨道近日点

到公元l1500年将与夏至重合。杨教授说：“南极臭氧空洞正在向北方移动，1万年后臭氧空洞

将出现在北极。这一重大环境变迁应该引起全世界的注意。”

《科学时报》1999-6-30 第二版

http://www.envir.gov.cn/info/np/file.asp?file=996-30-80.txt

参考文献

杨学祥, 陈殿友, 宋秀环. 太阳风、地球磁层与臭氧层空洞. 科学（中文版）, 1999, （5）：58~59

杨学祥. 臭氧洞与厄尔尼诺. 中国学术期刊文摘, 1999, 5（10）：1301~1303

Yang, Xuexiang, Chen Dianyou, Gao Yanwei, Su Hongliang and Yang Xiaoying, et al, Geophysical and Chemical. Evidence in the Depletion of Ozone. J. Geosci. Res. NE Asia, 1999, 2 (2): 121~133.

杨学祥. 臭氧洞漏能效应及其形成原因. 见: 中国地球物理学会年刊1999, 合肥：安徽技术出版社, 1999, 191

周长庆，高景泰。我国科学家杨学祥提出新观点:臭氧空洞"元凶"是太阳风。科技文萃。 1999, (8)。http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical_kjwc199908034.aspx

两则科学研究报道

罕见！南极洲变成粉红色 汤加火山成了“艺术家”

来源：央视新闻客户端 发布时间：2022/7/16 21:28:49    

       近日，科学家们在南极洲观看到了一种罕见的现象。本应在隆冬时节一片黑暗的南极洲上空，却被耀眼的粉红色霞光笼罩。造成这种现象的，居然与发生在今年一月份、距离南极洲7000公里的汤加火山喷发有关。

       为何与汤加火山喷发有关？

       科学家们发现，南极洲出现的罕见景象，是汤加火山喷发后产生的“余辉”效应造成的。

       新西兰大气和水研究院的科学家解释说，汤加火山喷发时喷出大量气体和灰烬，形成气溶胶。平流层气溶胶在全球范围内持续循环数月。随着太阳下沉或升起，气溶胶对光线产生了散射、弯曲作用，此时天空中将产生粉红色、蓝色、紫色和紫罗兰色的光芒。

       由于总是在太阳落山后或升起之前天空呈现出最浓郁的色彩，科学家们将这种效应称为“余辉”。

       人类共享同一片天空

       新西兰大气和水研究院预报员纳瓦·费达夫表示，卫星激光雷达的监测数据显示，在南极洲上方15至24公里区域的平流层中存在大量气溶胶，而在汤加火山爆发前这些气溶胶并不存在。

       新西兰南极研究机构的首席科学顾问乔迪·亨德利克斯说，虽然南极洲距离汤加约有7000公里，但人类共享着同一片天空，因此汤加火山喷发的“余辉”效应，也可以出现在南极洲。

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汤加火山爆发产生极速大气波

作者：文乐乐 来源：中国科学报 发布时间：2022/7/9 23:38:37 

       一项新研究证实，2022年1月汤加洪阿哈阿帕伊岛海底火山喷发是现代最具爆发性的火山事件之一。

       这项研究由英国巴斯大学研究人员领导，并于6月30日发表于《自然》。该研究结合了大量卫星数据和地面观测，表明这次喷发的规模和速度，及其产生的快速移动的重力波和大气波的范围在观测科学中都是独一无二的。

       汤加火山于1月15日喷发，产生了一股垂直羽流，延伸至地球表面50公里以上高空。在喷发后的12个小时里，水和火山灰释放的热量是地球重力波的最大来源。火山喷发还产生了类似波纹的重力波。卫星观测显示，这种重力波延伸到整个太平洋盆地。

       火山喷发还在地球大气层中引发了大气波，其围绕地球回荡了至少6次，并达到理论上的最大速度——在地球大气层中看到的最快速度，即320米/秒。

       论文作者称，一个单一事件产生了如此大的影响，这在观测记录中是独一无二的，这将有助于科学家改进未来的大气和气候模型。

      “这是一次真正的大喷发，是迄今为止观察到的一次真正独特的喷发。”论文主要作者、巴斯大学空间大气和海洋科学中心的Corwin Wright说，“我们从未见过大气波以这样的速度在全世界传播——传播速度非常接近理论极限。这次喷发是一次惊人的自然实验，我们收集到的数据将增强人们对大气的理解，并帮助改进大气和气候模型。”

      “我们的研究很好地展示了全球波浪是如何被火山喷发期间蒸发的大量海水驱动的。然而，我的直觉是，这次喷发还会产生更多的影响。”论文作者之一、牛津大学物理系的Scott Osprey说，“随着大量水蒸气在平流层中扩散，人们将关注南极臭氧空洞及其在春季的严重程度。”

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