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牧师

是什么导致大气气体夹带到火山灰/火山灰羽流?

据我所知，火山灰柱只能在一些其他过程的帮助下上升到很高的高度(例如50公里)，因为喷射物质的速度不足以将其送入大气层。

我不明白这些过程究竟是如何发生的。我认为，较冷的大气气体被带向较热、密度较大的火山羽流，然后被加热并与火山灰羽流结合，使其变得浮力并膨胀。

是什么导致凉爽的大气气体向羽流移动?这是因为烟羽和大气之间的温度差异，还是某种压力差异?

回答

*这个答案只是为了回答环境空气夹带，根据问题(不是评论中建议的喷发羽流高度)，这是一个单独的问题。*根据《*火山过程建模:火山活动的物理和数学》一书(Fagents et al, 2012, p. 155-156)*，您的假设(第二段)是正确的，特别是对于高能喷发(例如普利尼火山)。当羽流最初爆发时，它拥有巨大的动量，密度更大，受到比周围大气大得多的压力的影响。然而，一旦进入大气层，羽流就会迅速减压并膨胀，在对流上升区域以湍流的形式上升(如下图所示)。[1] *图片来源:美国地质调查局关于1980年圣海伦斯火山喷发的页面[2]*演示了火山喷发柱中的湍流。随着气流继续上升，喷射柱在温度、动量和密度方面开始呈现横向梯度，允许在喷射柱边缘与周围空气混合-随着时间的推移，这种混合通过剪切混合继续到喷射柱的核心。实际上，“被湍流搅入柱中”。(Fagents et al. 2012;Kaminski et al. 2011)。[3] *图片来源:[MTU.edu][4]*当夹带的空气加热、膨胀和上升时，更多较冷的环境空气混合到湍流的喷发柱中(只要喷发继续)-根据上面MTU.edu的图表，羽流通过浮力对流上升。正如2011年日本Kirishima-Shinmoe-dake火山喷发所观察到的(Kozono et al. 2014)，适当的风条件可以增加空气进入喷发柱的夹带。 **Additional resources** Kozono et al. 2014, [Correlation between magma chamber deflation and eruption cloud height during the 2011 Shinmoe-dake eruptions][5], *Earth, Planets and Space* Kaminski et al. 2011, [Rise of volcanic plumes to the stratosphere aided by penetrative convection above large lava flows][6], *Earth and Planetary Science Letters* [1]: http://i.stack.imgur.com/8DcsA.jpg [2]: http://volcanoes.usgs.gov/volcanoes/st_helens/st_helens_geo_hist_99.html [3]: http://i.stack.imgur.com/UtkBV.png [4]: http://www.geo.mtu.edu/~raman/VBigIdeas/VolcClouds.html [5]: http://link.springer.com/article/10.1186/s40623-014-0139-1/fulltext.html [6]: http://www.ipgp.fr/~kaminski/web_doudoud/ConvPenet.pdf

编辑总结

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\ begingroup美元我很困惑——如果我们在这里讨论的是对流过程，平流层的逆温难道不应该阻止羽流吗?我们是如何达到@nolisgol提到的50公里的疯狂高度的? \ endgroup美元
- - - - - -AtmosphericPrisonEscape
2015年3月19日13:02
\ begingroup美元一个比以前更好的评论-羽流高度，一般来说，是由OP所描述的空气造成的被加热并融入火山灰柱中，使其变得浮力并膨胀。这就是他们问题的答案是什么导致凉爽的大气气体向羽流移动?从本质上讲，这是空气的首要来源。 \ endgroup美元
- - - - - -user889
2015年3月19日17:44
\ begingroup美元同样，在MTU图中，“Canvective Phase”部分的文本状态羽流由浮力对流上升-已经在解释中加入了这个 \ endgroup美元
- - - - - -user889
2015年3月19日17:51

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