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科研动态

我院俞鹏飞教授于2019年8月9日在Science期刊发表了第一署名论文 (“Black  carbon lofts wildfire smoke high into the stratosphere to form a persistent  plume”Yu et al., 2019, Science, 365 (6453),  587-590)。该篇论文从2017年北美森林火灾着手分析,发现烟尘中的黑碳气溶胶能够加热空气,导致烟尘在平流层大气中缓慢爬升,从而客观上印证了上世纪80年代科学家基于数值模型所提出的“核冬天”理论(Turco  et al., 1983, Science; Malone et al., 1985, Science; Robock et al., 2007, ACP;  Robock et al., 2007, JGR)。研究表明即使是区域性的核战争也足以带来全球性的气候影响,甚至可以导致全球性的气候灾难(Mills et  al., 2014, PNAS; Toon et al., 2007, ACP; Toon et al., 2008, ACP)。

森林火灾烟尘的化学成份与核战争焚烧城市所产生的烟尘类似,主要是由黑碳气溶胶和有机物气溶胶组成。多种卫星观测数据与气溶胶粒子谱仪(POPS)发现2017年北美森林火灾的烟尘在两个月内从13km爬升到23km,进而传输覆盖了整个北半球。研究发现烟尘中的黑碳气溶胶可以有效的吸收太阳光从而加热空气导致了烟尘的缓慢爬升。烟尘在大气平流层中缓慢爬升进而扩散覆盖到整个北半球,从而对全球气候产生影响。烟尘一方面可以破坏人类赖以生存的平流层臭氧层,另一方面可以在大气中散射太阳光,使得更少量的太阳光到达地面,从而引起降温作用。有证据表明1991年的Pinatubo火山气溶胶降低全球平均地表温度0.5摄氏度。

值得注意的是2017年北美森林火灾产生的黑碳的质量大约是一场核战争产生的黑碳量的千分之一到万分之一。因此核战争产生的烟尘的爬升高度将会更高,从而会给全球气候带来更加持久和深远的负面影响。相关研究表明全球范围的核战争可能大范围破坏臭氧层,并导致全球地表温度回到上一个冰河世纪。该项研究的合作作者美国科罗拉多大学Owen  Brian Toon教授和Rutgers大学Alan Robock教授从事“核冬天”研究数十年,其研究团队的更多研究成果将在近期发布。

俞鹏飞本科毕业于我校环境工程系,现为我校金沙娱樂城教授。他担任该论文的第一和通讯作者。该项研究可能会对我国甚至全球的核战略提供一定程度的科学参考依据。

文章信息:Yu, P., Toon, O.B., Bardeen, C.G., Zhu, Y.,  Rosenlof, K., Portmann, R.W., Thornberry, T.D., Gao, R.-S., Davis, S.M., de  Gouw, J., Peterson, D.A., Fromm, M.D., Robock, A. (2019): Black carbon lofts  wildfire smoke high into the stratosphere to form a persistent plume, Science,  365 (6453), 587-590, doi: 10.1126/science.aax1748.

文章链接https://science.sciencemag.org/content/365/6453/587/tab-article-info

俞鹏飞教授接受Science专访的音频链接:https://www.sciencemag.org/podcast/next-generation-cellphone-signals-could-interfere-weather-forecasts-and-monitoring-smoke