2022年1月15日，南太平洋岛国洪阿汤加-洪阿哈阿帕伊爆发海底火山（简称汤加火山），喷发高度达到58km，为1991年菲律宾皮纳图博爆发后最强火山，影响了全球气候。目前对于火山气溶胶演变过程和作用的认识仍存在很大不确定性，尤其在喷发初期，缺乏火山烟羽中微物理量的原位观测数据。

　　为了系统研究青藏高原上空大气成分的时空分布特征，中国科学院大气物理研究所LAGEO大气成分探空团队，近年来利用气球在青藏高原开展水汽、臭氧和粒子（SWOP）探空实验，搭载低温霜点湿度计（CFH），粒子后向散射探测仪（COBALD）和便携式光学粒子计数仪（POPS，测量直径在0.13至3.0μm之间）。2022年4月9日（即汤加火山喷发12周后）在云南丽江获得的球载探空观测显示，在北半球平流层西风带24-25公里处有强烈的气溶胶及水汽信号（图1、图2），这是在北半球平流层西风带首次实现此类观测。水汽值高达8.5 ppmv，显著高于平流层水汽背景值（4-5 ppmv）。COBALD和POPS观测数据获取了火山气溶胶微物理特性，如后向散射比、粒子浓度和粒径谱分布信息。火山气溶胶数浓度为~1cm^-3，主要由粒径在0.42-1.27 μm的粒子组成，有别于背景条件（无火山）下的平流层气溶胶的粒径（峰值为0.22~0.42 μm）分布。在火山烟羽中还观察到明显的气溶胶与水汽分层现象。此外，基于微波临边探测器（MLS）数据的估算，汤加火山向平流层注入了大约140 Tg水汽，导致平流层水汽增加超过8%，且水汽增多主要发生在38-17 hPa（22.2-27 km）高度（图1，Xu et al., 2022）。这是首次利用原位观测数据给出汤加火山烟羽的微观特征，有助于进一步模拟火山烟羽中的物理化学过程。

　　上述成果近期发表在《Science Bulletin》杂志，该工作受科技部第二次青藏高原综合科学考察研究任务六专题四（2019QZKK0604）、基金委国际合作项目（42061134012）等联合资助。

　　文章链接：

　　Bian, J., Li, D., Bai, Z., Xu, J., Li, Q., Wang, H., Vomel, H., Wienhold, F. G., and Peter, T., 2023. First detection of aerosols of the Hunga Tonga eruption in the Northern Hemisphere stratospheric westerlies, Science Bulletin, 68, 574–577, https://doi.org/10.1016/j.scib.2023.03.002. (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095927323001512?via%3Dihub)

　　Xu, J., Li, D., Bai, Z., Tao, M., Bian, J., 2022. Large Amounts of Water Vapor Were Injected into the Stratosphere by the Hunga Tonga–Hunga Ha’apai Volcano Eruption. Atmosphere 13(6), 912. https://doi.org/10.3390/atmos13060912. ( https://www.mdpi.com/2073-4433/13/6/912/htm)

图 1 （a）MLS观测的38-17 hPa水汽距平时间纬向分布；（b）2022年4月9日，丽江CFH（蓝色）、MLS（黑色）水汽廓线，灰色2005-2020多年平均MLS水汽背景值。

图2 4月9日丽江首次观测汤加火山喷发在平流层24-25 km处引起的后向散射比，气溶胶粒径及水汽廓线异常 (a、b和c)；ERA5再分析数据流场及CALIPSO火山气溶胶观测，星号标注丽江测站(d)。