进展: 汤加火山喷发对热带气旋"科迪"的影响


气溶胶云微物理效应对热带气旋强度影响尚存较大的不确定性。气溶胶云微物理效应作用于热带气旋外围则可能使热带气旋强度降低,若能进入内核区域,则可以加强内核对流从而使热带气旋增强。剧烈的火山喷发能向大气排放大量气溶胶,从而可迅速影响附近的热带气旋

2022115汤加火山喷发是本世纪最强的一次火山喷发事件火山喷发期间附近海域存在着一个处于衰弱阶段的热带气旋"科迪"这为研究气溶胶对热带气旋强度的影响提供了绝佳的机会。本文利用MODIS卫星观测以及ERA5再分析资料研究了火山喷发产生的气溶胶"科迪"强度与降水的影响。

1. MODIS资料的气溶胶光学厚度(AB)以及云滴有效半径(CD)以及ERA5资料的地面流场。图中红色三角表示汤加火山的位置,而B图中的紫色圆圈代表大量气溶胶的分布,C图的紫色箭头代表气溶胶的入流方向,D图紫色圆圈为深对流的位置。

研究结果表明:火山喷发气溶胶通过热带气旋低层进入到了热带气旋的内核区域(图1,并激发了热带气旋内核的深对流爆发(图2 A。内核的深对流爆发有利于热带气旋的强度与降水的增加。尤其是在火山最强喷发后热带气旋的强度与降水都出现了显著增强(图2 B。这意味着热带气旋外围对流无法完全沉降汤加火山喷发产生的火山气溶胶,从而使大量气溶胶进入了内核区域。本文的结果预示着气溶胶云微物理效应对热带气旋强度的影响可能受气溶胶浓度和以及热带气旋自身强度的不同而出现明显差异。

2. AERA5提供的113日至16日每3小时的热带气旋半径150公里范围的平均垂直速度(填色)、云水含量(绿色实线,0.035 g )、云冰含量(紫色实线,0.005, 0.02 。图B热带气旋半径150公里范围降水(灰色实线)层状降水(红色实线)与对流降水(蓝色实线),以及热带气旋内的最低海平面气压(紫色虚线)的时间序列。灰色垂直虚线分布表示三个不同时刻:14火山微弱的喷发,150400时最强的喷发(main blast, 简写为MB),151100时火山喷发结束(end of eruption, 简写为EE)。

该工作以《Tongan Volcanic Eruption Intensifies Tropical Cyclone Cody (2022)》为题发表在期刊《Frontiers in Earth Science》上。研究工作受到国家重点研发计划项目(2017YFC1501601)、国家自然基金(42192555以及41675054)和中央高校基本科研业务费专项资金(XJ2021001601等共同资助。论文第一作者为南京大学大气科学学院硕士生刘海洋,指导老师和通讯作者为南京大学大气科学学院唐晓东教授。

论文信息:Liu, H., and Tang, X., (2022). Tongan Volcanic Eruption Intensifies Tropical Cyclone Cody (2022). Front. Earth Sci. 10:904128. http://journal.frontiersin.org/article/10.3389/feart.2022.904128/