微小的顆粒導(dǎo)致熱帶地區(qū)的云更明亮

根據(jù)CIRES領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)研究，今天發(fā)表在《自然》雜志上的一項(xiàng)研究表明，當(dāng)云層散布到大氣中更高的熱帶空氣中時(shí)，這些空氣會(huì)攜帶形成細(xì)小顆粒的氣體，從而開始使低層云層變亮的過程。云會(huì)改變地球的輻射平衡，最終改變氣候，這取決于它們的亮度。這份新論文描述了一個(gè)可能在地球表面40%以上發(fā)生的過程，這可能意味著當(dāng)今的氣候模型低估了某些云的冷卻影響。

該論文的主要作者，NOAA的CIRES科學(xué)家克里斯蒂娜·威廉姆森(Christina Williamson)表示：“了解這些粒子如何形成并促進(jìn)熱帶地區(qū)云的性質(zhì)，將有助于我們更好地表示氣候模型中的云并改進(jìn)這些模型。”

研究小組利用對大氣的最大，最長的一次空中研究之一的測量結(jié)果，勾畫出這些粒子的形成方式，這項(xiàng)野外活動(dòng)在三年內(nèi)橫跨了北極到南極。

來自CIRES，CU Boulder，NOAA和包括CIRES科學(xué)家Jose Jimenez在內(nèi)的其他機(jī)構(gòu)的Williamson及其同事作為NASA大氣層析成像任務(wù)(ATom)的一部分，對氣溶膠顆粒進(jìn)行了全球測量。在ATom期間，裝備齊全的NASA DC-8飛機(jī)每個(gè)季節(jié)在太平洋和大西洋上空進(jìn)行了四次極點(diǎn)到極點(diǎn)的部署，每個(gè)部署由26天的多次飛行組成。飛機(jī)從近海平面飛到約12公里的高度，連續(xù)測量溫室氣體，其他微量氣體和氣溶膠。

ATom航班從海平面到大約12公里的高度連續(xù)采樣大氣，每個(gè)季節(jié)進(jìn)行四次環(huán)球部署。圖片來源：NASA

“ ATom是一個(gè)飛行化學(xué)實(shí)驗(yàn)室，”威廉姆森說。“我們的儀器使我們能夠表征氣溶膠顆粒及其在大氣中的分布。” 研究人員發(fā)現(xiàn)，熱帶地區(qū)由深層對流云輸送到高空的氣體形成了大量非常小的氣溶膠顆粒，這一過程稱為氣體-顆粒轉(zhuǎn)化。

在云層外部，空氣向地面下降，隨著氣體凝結(jié)在一些顆粒上而其他顆粒粘在一起形成更少，更大的顆粒，這些顆粒逐漸生長。最終，一些粒子變得很大，足以影響低層對流層的云特性。

在他們的研究中，研究人員表明，這些粒子使熱帶地區(qū)的云層變亮。威廉姆森說：“這很重要，因?yàn)楦髁恋脑茖⒏嗟哪芰繌奶柗瓷浠靥铡?rdquo;

NASA DC-8飛機(jī)上的空氣采樣入口。圖片來源：塞繆爾·霍爾/國家大氣研究中心

研究小組在太平洋和大西洋的熱帶地區(qū)觀察到這種顆粒形成，他們的模型表明，全球范圍內(nèi)的新顆粒形成帶覆蓋了地球表面的約40%。

在空氣較干凈的地方，其他來源的顆粒較少，氣溶膠顆粒形成對云的影響更大。威廉姆森說：“在ATom野戰(zhàn)期間，我們在更偏遠(yuǎn)，更清潔的地方進(jìn)行了測量。”

氣溶膠和云層確切地如何影響輻射是氣候模型不確定性的主要來源。威廉姆森說：“我們希望在氣候模型中恰當(dāng)?shù)乇硎驹啤?rdquo; “這項(xiàng)研究中的觀察將有助于我們更好地約束模型中的氣溶膠和云層，并可以指導(dǎo)模型改進(jìn)。”