极地研究团队利用南北极冰川中的钚-239，揭示大气输送的季节性特征
20世纪50年代在太平洋实施的大气层核试验，其痕迹完整地保存在南极和北极的冰盖之中。韩国国内研究团队以这些放射性物质为线索，厘清了从平流层经过对流层再向极地输送的大气传输“季节性路径”。
极地研究所27日表示，研究团队通过分析南极和格陵兰冰盖中残留的微量钚-239（Pu-239）痕迹，成功重建了空气流动的时间和空间分布模式。本次成果是首次以实测数据确认过去核试验的放射性沉降物如何沿着地球大气扩散的案例。
南极所铭记的核试验痕迹
本研究从追踪1950年至1980年间大气层核试验的放射性沉降物如何在全球范围扩散入手。
Han Youngcheol 博士研究团队分析了在南极和格陵兰等4处采集的冰芯，精确测量了数十年间在冰盖中累积的钚-239含量。
结果显示，1952年的“Ivy Mike”试验和1954年的“Castle”试验所留下的痕迹可以清晰区分。两次试验都在太平洋马绍尔群岛附近的环礁（珊瑚岛）进行，但“Castle”的痕迹在南极冰盖中十分明显，而“Ivy Mike”的痕迹则微弱，或出现得更晚。
大气季节性留下的差异
研究团队将这种差异归因于“大气环流的季节性变化”。
核试验时产生的微小放射性粒子上升至平流层后，再回落至对流层或向极地方向移动的过程，会因季节不同而发生变化。
南北极冰芯中记录的钚-239放射性沉降与核试验规模之间时间相关性的图表。该图比较了1945年至1980年核试验时期，与北极（格陵兰 NEEM）及南极冰芯中钚-239浓度变化的关系。结果显示，大规模核试验主要发生在北半球，各冰芯中钚浓度峰值与主要核试验时期相一致。极地研究所提供
View original image尤其在南半球夏季，平流层与对流层之间的空气交换更加活跃，高空中的物质更有可能更快地向极地输送。
本研究首次以实测数据证明，这种交换现象确实会随季节而变化，为既有大气模式中的理论假设提供了科学依据。
冰盖中保存的地球记忆
研究团队测得的钚-239含量极其微小，大约为每克冰约10⁻¹⁵克。只有通过全球屈指可数的高精度分析技术才能测出这一水平，本研究不仅实现了年际变化的分辨，还细化到了季节尺度的波动。
结果证明，南北极冰盖正充当着记录人类核试验痕迹的“自然时间胶囊”。
这些数据今后不仅将用于提高大气传输模式的精确度，还有望应用于火山灰扩散预测、气候变化分析以及地球工程性物质注入模拟等领域。
论文第一作者 Shin Jinhwa 博士表示：“过去核试验的放射性沉降物，如今被重新用于大气科学研究”，“本研究提出了一种追踪地球大气‘隐形通道’的新方法”。
极地研究所所长 Shin Hyeongcheol 称：“从获取南极样品到分析、解读和建模，全部由韩国国内研究团队独立完成”，“这是向世界证明大韩民国在冰盖分析技术与研究能力方面实力的案例”。
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本次研究成果刊登在国际学术期刊《Science Advances》10月号上。论文题目为《利用极地冰芯中钚沉降信号追踪平流层—对流层交换路径（Tracing Stratosphere–Troposphere Exchange Using Fallout Plutonium Signatures in Polar Ice Cores）》，由 Shin Jinhwa 博士担任第一作者，Han Youngcheol 博士担任通讯作者。
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