臭氧水平通过地球历史对气候的影响
地球与行星天体物理
2023-07-25 v2 大气与海洋物理
摘要
我们大气中的分子氧已从太古宙小于百万分之一，增加到元古宙的千分之几，并最终在显生宙达到现代水平。臭氧层随元古宙早期的氧化事件而形成。虽然氧气本身只有微小的辐射和气候效应，但伴随的臭氧对地球气候有重要后果。利用 Community Earth System Model（CESM，一个三维通用环流模型），我们测试了不同臭氧水平对地球气候的影响。当 CO2 保持恒定时，全球平均地表温度随臭氧减少而降低，在近完全移除臭氧时最大降幅约 3.5 K。通过用一维辐射通量计算补充我们的 GCM 结果，我们能够检验大气中哪些变化导致了这一温度变化。我们发现地表温度变化主要由平流层在臭氧缺失时冷得多引起；这使其更干，显著削弱了温室效应。我们还考察了对流层上层与平流层下层的构造对云形成和全球环流的影响。在低臭氧时，由于对流层稳定性的变化，高云和低云都变得更丰富。这些产生了几乎相等的相反的短波和长波辐射强迫。哈得来环流和对流层急流增强，而平流层极地急流减弱，后者是平流层温度变化的直接后果。本工作确定了臭氧的主要气候影响，这是地球大气演化的重要一环。
引用
@article{arxiv.2305.15477,
title = {Effects of Ozone Levels on Climate Through Earth History},
author = {Russell Deitrick and Colin Goldblatt},
journal= {arXiv preprint arXiv:2305.15477},
year = {2023}
}
备注
20 pages, 10 figures, accepted for publication at Climate of the Past