2020年西之岛火山事件中火山硫排放的长距离传输与转化模拟研究

本文通过CMAQ模型模拟2020年西之岛火山喷发事件，揭示火山硫排放在大气传输过程中的三阶段转化规律，首次量化气溶胶过程主导的SO2氧化机制，阐明垂直排放结构与气象条件对济州岛SO42-污染的协同影响，为火山空气质量预报提供关键参数。

　　

亮点与结论

研究亮点

• 首次揭示火山羽流传输存在三阶段动态演变：初始西北向扩散、滞留区化学转化、新旧污染物联合迁移

• 通过集成过程速率（IPR）和硫追踪模型（STM）量化气溶胶过程的主导作用，发现SO₂氧化效率在滞留区提升73倍

• 创新性解析排放层垂直结构的时间演变规律：济州岛污染早期由低层排放主导，中期高层贡献凸显，临近时低层作用再度增强

总结与结论

本研究通过三维大气化学传输模型（CMAQ）深入分析了2020年西之岛火山喷发后济州岛硫酸盐（SO₄^2-）污染事件的化学转化机制。研究发现火山气体经历三阶段传输：初始阶段火山羽流向西北扩散，第二阶段在气象滞留条件下发生高效化学转化（SO₄^2-生成速率达22.66 μg/m³/h），第三阶段转化产物与新生排放物共同向济州岛输送。硫追踪模型证实气溶胶过程主要由羟基（OH）自由基引发的SO₂气相氧化驱动，而垂直分辨率模拟进一步揭示不同海拔排放层对地表污染的时序性影响。本研究强调了火山排放高度和大气动力学在污染物模拟中的关键作用，为未来火山空气质量预测模型提供了重要的过程参数和理论依据。