2022年1月15日汤加海底火山喷发，携带大量的海水进入平流层，是过去30年有仪器记录的地球大气层内发生的最剧烈的火山喷发事件（火山爆发指数VEI达到5.7级）。值得注意的是，本次火山柱虽然释放了少量的SO2（~0.5 Tg），但向平流层注入了大量水汽（~150Tg/1.5亿吨），引起了前所未有的气候变化。水汽作为温室气体，很可能使全球地表升温，加剧地球暖化速率。其中，广受关注的问题是，汤加火山喷发的水汽及其引起的大气平流层臭氧损耗会持续多久？
近期，英国威廉希尔公司周欣博士发表于《Geophysical ResearchLetters》（中科院SCI1区；IF=5.58）的新研究表明，汤加火山释放的平流层水汽能持续超过十年，在2030年仍然有大量水汽停留在平流层。这项研究利用Aura MLS卫星、IASIIMS卫星、南极探空气球观测数据和大气化学传输模式（TOMCATCTM），发现这些水汽在2023年到达南极冬季平流层极涡后，在极低的温度条件下形成了平流层极地冰晶云（polar stratospheric clouds, PSC），冰晶增长降落，最终离开平流层进入对流层，导致平流层水汽大量减少。在2023年南极春季，极涡边缘发生的光化学反应导致了臭氧快速减少（～10 DU），而极涡中心区域却由于上述脱水过程并未造成臭氧洞加深。
这项研究首次揭示了汤加喷发的水汽从平流层移除的过程，并利用模式预测未来十年内汤加水汽的变化及其对臭氧的损耗，对十年尺度短期（near-term）气候预测和臭氧评估有重要意义。该研究发现被上周召开的2024年欧洲地球科学联盟大会（EGU24）重点推荐（https://meetingorganizer.copernicus.org/EGU24/session/48896）。
大气化学传输模式TOMCAT模拟的汤加火山喷发的平流水汽衰减（改编自Zhou et al., 2024图3）。
论文信息：
Zhou, X.*, Dhomse, S. S., Feng, W., Mann, G., Heddell, S., Pumphrey, H., Kerridge, B. J., Latter, B., Siddans, R., Ventress, L., Querel, R., Smale, P., Asher, E., Hall, E. G., Bekki, S., & Chipperfield, M. P. (2024). Antarctic vortex dehydration in 2023 as a substantial removal pathway for Hunga Tonga-Hunga Ha'apai water vapor. Geophysical Research Letters, https://doi.org/10.1029/2023GL107630
