许小峰
大气在膨胀 精选
2021-11-18 20:18
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《科学进展》(Science Advances)杂志一项新的研究成果表明,地球底层大气仍在膨胀上升,对流层以每十年大约 164 英尺(50 米)的速度向上膨胀,这是根据北半球40年的探空资料分析计算得出的结果。

 

曾有人对1980-2000 年期间的对流层高度做过分析,得出了对流层膨胀增加的结论,但对2000后的趋势估测则不太确定。新的工作表明膨胀趋势仍在持续,印证了温室气体引起的气候增温正在改变大气层的整体结构。

 

对流层顶是对流层的上边界,将密度较高且湍流活跃的对流层与上部较平稳的平流层分割开来,其高度在极地区域约5英里,赤道地区约10英里,除气象学家会从大气动力、热力变化角度研究对流层顶的升降外,愿意选择在稳定的平流层下部区域飞行的飞行员也对这一高度的变化非常关注。空气会随着温度的升高而膨胀,反之会收缩,对流层顶也会随着季节变化而抬升或降低。通过分析北纬20-80度的大气温度、湿度、气压等资料,并结合GPS信息,可以发现对流层顶已达到超越以往的高度,且增高的速率似略有加加。1980 年至 2000 年期间对流层顶每十年增加约 164 英尺(50 米),但在 2001 年至 2020 年期间,增加至每十年 174 英尺(53.3 米)。研究人员分析认为,除因火山爆发等自然因素外,人类活动的影响应在80%以上。

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无线电探空仪主要集中在大陆有人居住的地区,为了获取更为完整的全球信息,研究人员还通过GPS定位卫星与COSMIC卫星获取的掩星信息做了进一步分析,得到了非常吻合的结果。对流层顶的增高虽然没有对人类社会经济或生态系统产生显著的直接影响,但体现了温室气体的增加所造成的广泛影响。

 

导致对流层增高的人为因素不仅是由于排放温室气体使气候变暖,还包括对流层之上的平流层的收缩,这是缘于人类排放了大量导致平流层中臭氧(O3)层遭受破坏的化学气体所致。尽管近年来这类排放因蒙特利尔议定书及后续相关国际公约的签署而受到有效限制,但仍然是一个影响因素。而随着这一影响方式逐渐被控制和减弱,温室气体对对流层增高的影响会更为突出。

 

这篇文章由来自中国、美国、加拿大、奥地利的学者共同完成,第一作者为来自中国南京大学大气学院的研究生蒙凌云。


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