文摘
显著的扰动平流层观察氯物种的丰度和臭氧在南半球中纬度地区在2020年澳大利亚的森林大火1,2。这些变化在大气化学成分表明,野火气溶胶化学影响平流层氯和臭氧损耗。在这里我们建议野火气溶胶含有氧化有机物和硫酸的混合物3,4,5,6,7增加盐酸溶解性8,9,10,11和相关的多相反应率,激活活性氯物种和提高臭氧亏损率在相对温暖的平流层的温度。我们测试我们的假设比较大气观测和模型模拟,包括建议的机制。模仿2020年改变盐酸,硝酸氯和次氯酸丰度是在良好的协议与观测1,2。我们的研究结果表明,野火气溶胶化学,虽然不是会计记录时间的2020年南极臭氧空洞的面积,产量的增加它的面积和中纬度地区南部的3 - 5%的损耗臭氧总量列。这些发现增加问题2,12,13更频繁和剧烈的野火可能推迟臭氧恢复在一个变暖的世界。
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数据可用性
在这项研究中使用的所有数据是公开的。美国职业足球大联盟数据:https://disc.gsfc.nasa.gov/datasets?page=1&source=Aura%20MLS;ACE-FTS数据:http://www.ace.uwaterloo.ca(注册:https://databace.scisat.ca/l2signup.php);CESM1-CARMA:https://doi.org/10.7910/DVN/GHNJQA。
代码的可用性
本研究中使用的模型可以在访问https://www2.cesm.ucar.edu/models/cesm1.2/cesm/doc/usersguide/x290.html。所述变化的动力学参数化是可用的https://doi.org/10.7910/DVN/GHNJQA。
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确认
轮和K.S.部分由NSF 1848863。位的部分经费由美国国家航空航天局授予80 nssc19k0952。P.Y.支持由中国国家自然科学基金(42175089,42175089)。支持D.M.M. NOAA基地和气候融资。CESM项目是由美国国家科学基金会和科学的办公室(BER)美国能源部。我们感激地承认夏延(高性能计算支持https://doi.org/10.5065/D6RX99HX)提供的NCAR的计算和信息系统实验室,由美国国家科学基金会赞助。
作者信息
作者和联系
贡献
轮和K.S.同样co-first这项研究的作者。轮,K.S.,P.Y. and D.M.M. designed the initial work. K.S. analysed the data and refined the study design and produced the figures. S.S. drafted the initial text. K.S., D.M.M., D.K., A.R.R. and P.W. contributed substantially to the interpretation of findings and to the revisions of the manuscript.
相应的作者
道德声明
相互竞争的利益
作者宣称没有利益冲突。
同行评审
同行审查的信息
自然由于克莱尔Paton-Walsh和其他匿名审稿人(s)为他们的贡献的同行评审工作。
额外的信息
扩展数据数据和表
扩展数据图1模型和观测气溶胶消光18.5公里。
气溶胶消光的时间演化(公里−1在18.5公里)显示臭氧映射和分析器套件(OMPS)观察(745海里,一个为675 nm)和模型(,b2020年)。
扩展数据图2观察和模仿2020绝对丰度从30 - 50°S在68 hPa化学物种。
灰色阴影区域显示平均24小时卫星数据的范围从卫星观测的气候学(混合比单位)在2020年之前(每日O3、盐酸和ClO MLS和月度ClONO2ACE)和灰色线显示了他们的平均水平,而黑色线条显示观测值为2020。其他颜色的线显示模型的丰度没有有机物控制运行(蓝线)和三个模型的测试用例:只包括N2O5水解气溶胶(冲棕色线),考虑到添加有机物质作为稀释系数(绿色虚线),考虑到采用HCl有机酸中粒子的溶解度(红线)。相应的异常图所示。2。
扩展数据图3观察和模仿每月平均异常(a)和混合比率(b) HOCl (ACE) 30 - 50°S 68 hPa。
灰色阴影区域显示平均24小时卫星数据的范围从气候学在2020年之前,而黑色线条显示观测值为2020。其他彩色显示计算值2020行没有有机物控制运行(蓝线)和三个模型的测试用例:只包括N2O5水解气溶胶(冲棕色线),考虑到添加有机物质作为稀释系数(绿色虚线),考虑到采用HCl有机酸中粒子的溶解度(红线)。
扩展数据图4观察和模仿异常(a)和混合比例为HNO (b)3(MLS) 30 - 50°S 68 hPa。
灰色阴影区域显示平均每天24小时卫星数据的范围从气候学在2020年之前,而黑色线条显示观测值为2020。其他彩色显示计算值2020行没有有机物控制运行(蓝线)和三个模型的测试用例:只包括N2O5布朗水解气溶胶(虚线),考虑到添加有机物质作为稀释系数(冲绿线),考虑到采用HCl有机酸中粒子的溶解度(红线)。
扩展数据图5%的臭氧异常30 - 50°S重合天ACE和MLS在6 - 2020的测量。
每个卫星数据规范化了各自的气候学。请注意,有时空采样两个工具之间的差异。黑线显示美国数据,同时灰色线显示了ACE数据插值到美国电网的压力。
扩展数据图6观察和模仿垂直剖面化学物种的绝对丰度从2020年6 - 7月30 - 50°S。
灰色阴影区域显示平均24小时卫星异常的范围(数密度单位)在2020年之前(每日O3并从毫升盐酸和ClONO克洛2ACE)和灰色线显示了他们的平均水平,而黑色线条显示2020年观察到的丰度。其他彩色显示计算值2020行没有有机物控制运行(蓝线)和三个模型的测试用例:只包括N2O5布朗水解气溶胶(虚线),考虑到添加有机物质作为稀释系数(绿色虚线),考虑到采用HCl有机酸中粒子的溶解度(红线)。相应的异常图所示。3。
扩展数据图7的分布计算臭氧损失在2020年9月。
百分比变化模型臭氧作为纬度和高度的函数氧化有机物的溶解度模型案例显示,相比没有有机物控制运行。
扩展数据图8的等高线地图盐酸每月平均丰度(ppbv) 68 hPa观测和模型。
模仿没有有机物控制案例显示(左列),连同MLS-measured气候平均在2005 - 2019年(左二),模拟氧化有机物的溶解性案例(右二)和美国2020(右)的测量。
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关于这篇文章
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所罗门。,石头,K。Yu, P。et al。氯激活和增强的野火气溶胶引起的臭氧损耗。自然615年,259 - 264 (2023)。https://doi.org/10.1038/s41586 - 022 - 05683 - 0
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DOI:https://doi.org/10.1038/s41586 - 022 - 05683 - 0
本文引用的
野火消耗平流层的臭氧如何
自然(2023)
