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过去2000年北半球不同纬度温度对火山活动的响应

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火山活动是影响气候变率的重要外强迫因子,研究火山喷发对气候的影响有助于提高对温度变化的提前预警,也对未来地球工程计划具有指示意义.然而,目前仍不清楚不同纬度的火山喷发影响北半球不同纬度温度变化的特征、敏感性和影响机理.本研究基于通用地球系统模式完成了涵盖过去2000年的火山活动敏感性试验,并挑选出大于5 Tg的21个北半球火山(NHV)、31个热带火山(TRV)和18个南半球火山(SHV)喷发事件,分别探究了这三类火山喷发对北半球低、中和高纬度温度变化的影响.研究发现:TRV的总喷发强度是NHV和SHV的1.9和3.3倍,喷发后对各纬度的降温影响最强.然而,换算为相同喷发强度下,在火山喷发后第1～24月,TRV和NHV对北半球低纬度降温效率相近(约-1℃/100 Tg),而SHV贡献相对较弱;NHV对北半球中、高纬度降温效率最强(-1.9和-2.3℃/100 Tg),约是TRV的2倍,而SHV则没有显著影响.具体的影响机理是:不同纬度的火山喷发均通过阻挡大气顶层短波辐射的直接作用造成北半球低、中纬度的降温.在高纬度地区,NHV和TRV在第1～24月通过减弱短波辐射造成地表降温,引起海冰扩张,从而触发海冰-反照率正反馈机制加强夏、秋季降温;而在第25～48月火山气溶胶大量衰退,高纬度降温则来自于中高纬度海洋向北热输送的减少这一间接作用使海冰-反照率机制得以维持的影响,且海洋向北热输送的减弱对NHV更为敏感,约为TRV的2倍.
Response of temperature in different latitudes of the Northern Hemisphere to volcanic eruptions during the past 2000 years

孙炜毅、刘健、高超超、陈敏

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南京师范大学地理科学学院,虚拟地理环境教育部重点实验室/江苏省地理环境演化国家重点实验室培育建设点/江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心,南京210023

南京师范大学数学科学学院,江苏省大规模复杂系统数值模拟重点实验室,南京210023

青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋-气候-同位素模拟开放工作室,青岛266237

浙江大学环境与资源学院,杭州310058

江苏省测绘工程院,南京210013

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火山活动 地球系统模式 温度变化 敏感性 影响机理

419711082016YFA0600401164320H116

2021

10.1360/TB-2020-1045

科学通报
中国科学院国家自然科学基金委员会

科学通报

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：1.269
ISSN：0023-074X
年,卷(期)：2021.66(24)
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