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微小的颗粒导致热带地区的云更明亮

  • 科学
  • 2019-10-17 13:25:01
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根据CIRES领导的一项研究,今天发表在《自然》杂志上的一项研究表明,当云层散布到大气中更高的热带空气中时,这些空气会携带形成细小颗粒的气体,从而开始使低层云层变亮的过程。云会改变地球的辐射平衡,最终改变气候,这取决于它们的亮度。这份新论文描述了一个可能在地球表面40%以上发生的过程,这可能意味着当今的气候模型低估了某些云的冷却影响。

该论文的主要作者,NOAA的CIRES科学家克里斯蒂娜·威廉姆森(Christina Williamson)表示:“了解这些粒子如何形成并促进热带地区云的性质,将有助于我们更好地表示气候模型中的云并改进这些模型。”

研究小组利用对大气的最大,最长的一次空中研究之一的测量结果,勾画出这些粒子的形成方式,这项野外活动在三年内横跨了北极到南极。

来自CIRES,CU Boulder,NOAA和包括CIRES科学家Jose Jimenez在内的其他机构的Williamson及其同事作为NASA大气层析成像任务(ATom)的一部分,对气溶胶颗粒进行了全球测量。在ATom期间,装备齐全的NASA DC-8飞机每个季节在太平洋和大西洋上空进行了四次极点到极点的部署,每个部署由26天的多次飞行组成。飞机从近海平面飞到约12公里的高度,连续测量温室气体,其他微量气体和气溶胶。

“ ATom是一个飞行化学实验室,”威廉姆森说。“我们的仪器使我们能够表征气溶胶颗粒及其在大气中的分布。”研究人员发现,热带地区由深层对流云输送到高空的气体形成了大量非常小的气溶胶颗粒,这一过程称为气体-颗粒转化。

在云层外部,空气向地面下降,随着气体凝结在一些颗粒上而其他颗粒粘在一起形成更少,更大的颗粒,这些颗粒逐渐生长。最终,一些粒子变得很大,足以影响低层对流层的云特性。

在他们的研究中,研究人员表明,这些粒子使热带地区的云层变亮。威廉姆森说:“这很重要,因为更明亮的云将更多的能量从太阳反射回太空。”

研究小组在太平洋和大西洋的热带地区观察到这种颗粒形成,他们的模型表明,全球范围内的新颗粒形成带覆盖了地球表面的约40%。

在空气较干净的地方,其他来源的颗粒较少,气溶胶颗粒形成对云的影响更大。威廉姆森说:“在ATom野战期间,我们在更偏远,更清洁的地方进行了测量。”

气溶胶和云层确切地如何影响辐射是气候模型不确定性的主要来源。威廉姆森说:“我们希望在气候模型中恰当地表示云。”“这项研究中的观察将有助于我们更好地约束模型中的气溶胶和云层,并可以指导模型改进。”

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