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被证实的预测：2023年9-10月南极臭氧空洞突然巨幅扩大

已有 2064 次阅读 2023-10-24 16:05 |个人分类:全球变化|系统分类:论文交流

被证实的预测：2023年9-10月南极臭氧空洞突然巨幅扩大

杨学祥，杨冬红

关键提示

我们在2022年7月18-19日相继指出，

2022年1月15日汤加火山喷发出千年积累的地下热能，形成异常的大气振荡；

2022年6月太阳耀斑猛烈喷发，增强地磁层漏能效应和臭氧洞漏能效应；

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1343978.html

根据球面点喷数学模型，汤加的球面对称点为西非的加纳，是能量的集中地，也是高温集中在欧洲的原因。南极红光就是证据；

汤加火山灰增大了两极臭氧洞或低值区，形成臭氧洞漏能效应，使两极异常增温；北半球异常增温已成为事实，关注2022年9月末南极臭氧洞异常扩大造成的南极增温以及增大厄尔尼诺形成的可能性。

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1347694.html

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1347784.html

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1347902.html

事实上，上述预测在2023年得到证实：

据报道，南极臭氧空洞在9月份突然出现了巨幅扩大的现象——哥白尼哨兵-5P（Sentinel-5P ）卫星的测量数据表明，今年南极洲上空的臭氧空洞是有记录以来最大的臭氧空洞之一，其面积在 2023年9月16日达到2600万平方公里，大约是巴西面积的三倍。

南极上空的臭氧层空洞的大小存在定期波动。从8月到10月，臭氧空洞的面积增加，在9月中旬至10月中旬之间达到最大值。当南半球平流层高温开始上升时，臭氧消耗减缓，极地涡旋减弱并最终崩溃，到12月底臭氧水平恢复正常。

2023年的臭氧层空洞变化有些出乎意料研究者的预料，科学家Antje Inness指出，通过卫星数据显示，2023年的臭氧洞起步较早，自8月中旬以来迅速增长。9月16日，它的规模超过2600万平方公里，是有记录以来最大的臭氧空洞之一。

相关报道

干旱警报：欧盟及英国近半领土面临干旱威胁

已有 1001 次阅读 2022-7-19 09:38 |个人分类:全球变化|系统分类:论文交流

干旱警报：欧盟及英国近半领土面临干旱威胁

吉林大学：杨学祥，杨冬红

关键提示

中新社布鲁塞尔2022年7月18日电（记者德永健）近期来袭的滚滚热浪令欧洲旱情进一步加剧，欧盟18日发布的旱情报告显示，今年7月欧盟及英国近半领土面临干旱威胁，意大利、法国、西班牙、葡萄牙、罗马尼亚等国浮现粮食减产问题。

本次全球高温干旱源自2022年1月15日的汤加火山千年一遇喷发。

近期研究结论

2022年1月15日汤加火山喷发出千年积累的地下热能，形成异常的大气振荡；

2022年6月太阳耀斑猛烈喷发，增强地磁层漏能效应和臭氧洞漏能效应；

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1343978.html

根据球面点喷数学模型，汤加的球面对称点为西非的加纳，是能量的集中地，也是高温集中在欧洲的原因。南极红光就是证据；

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1347694.html

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1347784.html

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不妙！南极臭氧空洞突然巨幅扩大，网友：是不是加拿大山火烧的？

中国气象爱好者

21小时前

在刚刚过去的9月里，世界气象组织宣布，人类已经度过了气象观测史上最热的9月。比如根据美国海洋大气管理局的观测数据，2023年9月全球表面温度高出20世纪同期平均值1.44度，大幅刷新现代观测以来的9月最高纪录，其中2023年9月北半球偏高1.73度，刷新观测史最高；南半球则偏高了1.15度，也刷新观测史最高。

一、南极臭氧空洞突然巨幅扩大

近日，一则关于南极臭氧空洞的消息引发了网友们的关注。据报道，南极臭氧空洞在9月份突然出现了巨幅扩大的现象——哥白尼哨兵-5P（Sentinel-5P ）卫星的测量数据表明，今年南极洲上空的臭氧空洞是有记录以来最大的臭氧空洞之一，其面积在 2023年9月16日达到2600万平方公里，大约是巴西面积的三倍。

二、是不是加拿大山火烧的？

臭氧空洞是指大气层中臭氧含量低于正常水平的区域，主要由人类活动排放的氯氟烃等物质造成。臭氧层是地球上生命的重要保护屏障，它可以吸收太阳辐射中的紫外线，防止其对生物体造成伤害。如果臭氧层被破坏，将会导致生态系统失衡，人类健康受到威胁等严重后果。

在20世纪，科学家们发现南极臭氧空洞迅速扩大，并且发现了其主要原因是工业产品中的氟氯碳化物消耗了臭氧，随着全球《蒙特利尔议定书》的签订，多国全面禁用氟氯碳化物，推动南极臭氧空洞在本世纪内呈现缩小趋势。那么，为什么2023年南极臭氧空洞会突然扩大呢？有没有什么因素导致了这一现象呢？有网友猜测，是不是加拿大山火烧的？今年夏天，加拿大西部发生了多起严重的山火，持续时间长达数月，造成了大量的烟尘和灰烬。这些物质是否会影响到南极地区的大气环境呢？

三、或和火山有关

欧空局指出，加拿大山火对南极臭氧空洞的影响非常小，几乎可以忽略不计。欧空局一些研究人员推测，今年不寻常的臭氧模式可能与2022年1月汤加火山的喷发有关。

Antje解释说，2022年1月洪加汤加火山的喷发向平流层注入了大量水蒸气，平流层在2022年臭氧洞结束后才到达南极地区。水蒸气可能导致极地平流层云的形成加剧，氯氟烃（CFCs）可以反应并加速臭氧消耗。水蒸气的存在也可能有助于南极平流层的冷却，进一步加强这些极地平流层云的形成，并导致更强大的极地涡旋。

然而，汤加火山喷发对南半球臭氧空洞的确切影响仍然是一个正在进行的研究课题，这是因为在现代观测中没有南半球将如此大量的水蒸气注入平流层的先前实例。

欧空局研究人员Claus Zehner则表示，臭氧空洞现象也是由极地地区周围流动的区域风场的强度决定的。动力学过程是指风流对臭氧分布的影响。在南极地区，由于地形和温度的差异，形成了一种由南向北的风流，称为极地射流。极地射流在南极上空形成一个环形的风带，与极涡相互作用，加强了极涡的稳定性和强度。这样，就形成了一个臭氧含量低的区域，即臭氧空洞。今年南极臭氧空洞扩大也不能排除存在动力学过程的影响。因为今年南极高空的温度很低，导致了极涡和极端云的增多和持续时间的延长。同时，极地射流也异常强劲，使得极涡更加封闭和稳定。这些因素也有利于推动臭氧空洞的扩大。

目前人类已经采取了一系列措施来减少含氯物质的排放，例如《蒙特利尔议定书》等国际协议，这些措施已经取得了一定的效果。根据《蒙特利尔议定书》和人为消耗臭氧层物质的减少，科学家目前预测，到2050年左右，全球臭氧层将再次达到正常状态。

https://so.html5.qq.com/page/real/search_news?docid=70000021_02165363b2b42952

北半球多国遭遇高温“烤”验：地下热能喷发带来的高温异常

已有 1414 次阅读 2022-7-18 06:52 |个人分类:全球变化|系统分类:论文交流

北半球多国遭遇高温“烤”验：地下热能喷发带来的高温异常

吉林大学：杨学祥，杨冬红

关键提示

2022年6月以来，热浪侵袭北半球多个国家。英国、法国和韩国等发布了高温预警，日本和美国多地高温破纪录。专家将北半球今夏的高温“炙烤”模式归因于气候变化，并提醒公众加强自我防护。

原因：气候变化还是温室气体排放？

英国气象局科研人员指出，气候变化在全球范围内引发了前所未有的极端天气事件。英国东英吉利大学气候变化学教授科琳娜·勒凯雷16日接受新华社记者采访时说，气候变化导致全球极端高温天气增多，气候变化的速度比人类社会的适应性行动还快。

世界气象组织认为，受气候变化影响，预计未来极端高温将出现得更频繁、更强烈。该组织发言人纳利斯之前表示，如果温室气体排放继续上升，全球变暖幅度将会更大，目前所经历的只是“未来的预兆”。

联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）此前发布的评估报告指出，最近50年全球变暖正以过去2000年以来前所未有的速度发生，气候系统不稳定加剧。

温室气体的排放是一个平稳缓慢的过程，可以导致全球气温的缓慢上升，不会触发气候高温突变，更何况新冠疫情最严重的国家在2020-2022年期间温室排放明显减少，难以解释今年的北半球高温突变。

2020-12-12 18:13中国科学院微生物研究所发文指出，据联合早报消息，全球碳计划组织（GCP）与英国东英吉利大学及埃克塞特大学的一项最新研究显示，由于新冠疫情对经济活动的限制，今年全球温室气体排放量较2019年减少了约24亿吨，降幅达7%，为有记录以来的最大年度降幅。

据法新社报道，全球温室气体排放量在一年内减少24亿吨的产量大大多于以往的年度最高纪录，例如第二次世界大战结束时的减少量为9亿吨，或在金融危机最严重的2009年减少为5亿吨。

该报告称，今年4月疫情封锁的高峰时期，全球日均碳排放量下降了17%，但自那以来已经大幅回升，并再度接近2019年的水平。

报告称，美国今年的碳排放量减少了12%，降幅最大，其次是欧盟，减少了11%。由于中国在控制疫情后推动了经济复苏，其排放量可能会在2020年下降幅度仅为1.7％。

https://baijiahao.baidu.com/s?id=1685866968473258844

“臭氧洞漏能效应”和“地磁层漏能效应”

我们在1999年撰文提出，到达地球的太阳辐射能大约有2%被平流层的臭氧吸收，7%被电离层吸收。当黑子活动高峰发生太阳风暴时，会大量破坏南极臭氧，随之产生“臭氧洞漏能效应”和“地磁层漏能效应”，使被地磁层和臭氧层阻隔的9%的太阳能由平流层进入对流层，导致南极平流层变冷对流层变暖。收缩的平流层自转变快，膨胀的对流层自转变慢，这是赤道高空风产生的一个原因。

正X射线,γ射线和紫外线,大约占太阳辐射光谱总能量的9%.在80～400km高度范围的电离层,γ射线和X射线被N2和O2/O3所吸收,在15～55km高度的臭氧层,99%的紫外线被O3所吸收.即在地球磁层、大气层和臭氧层被破坏的时候,到达生物圈的太阳辐射能将增大9%,造成地表温度的大幅度波动.与此同时,到达地表的γ射线、X射线和过量紫外线将造成大规模的生物灭绝.这就是臭氧洞漏能效应.

http://cpfd.cnki.com.cn/Article/CPFDTOTAL-ZGDW199910001191.htm

https://www.doc88.com/p-4317663607230.html

https://www.docin.com/p-344676587.html

2022年3月，两极地区同时异常增温只能用两极臭氧洞异常扩大和臭氧洞漏能效应来解释。

1998年20世纪最热纪录的条件：1997-1998年20世纪最强厄尔尼诺事件，1995-1997年月亮赤纬角最小值，1977-1998年之间没有发生8.5级以上特大地震，1998年南极臭氧洞面积排名第2，1997年北极出现臭氧洞。

2014年、2015年和2016年连续三年最热纪录的条件：2014-2016年连续三年最强厄尔尼诺事件，2014-2016年月亮赤纬角最小值，2013-2016年年之间没有发生8.5级以上特大地震，2015年南极臭氧洞面积排名第4。

2022年3月19日地球两极正在经历异常的极端高温的条件：2020年9月南极出现臭氧洞（面积排序12位），2020年3月北极出现最大臭氧洞。

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1331721.html

地下热能喷发带来的高温异常

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。

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

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1148356.html

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1293992.html

南极洲红光是南极臭氧洞异常扩大的前兆。

汤加火山在2022年1月15日喷发，会增强2022年3月春分时北极臭氧低值区的“臭氧洞漏能效应”，是今年异常高温的重要原因。

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。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1164034.html

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。

http://wap.sciencenet.cn/blog-2277-1164162.html

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1109481.html

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1161155.html

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-972518.html

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。

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

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1148356.html

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1293992.html

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https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1347559.html

结论