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《科学》:超微气溶胶颗粒可加剧大气对流和降水
发布时间:2018-03-07 07:03:25    来源:《科学》    编辑:chenjing

近日,美国西北太平洋国家实验室领衔的科学家在《科学》杂志上发表研究称,超微气溶胶颗粒周围雨滴的冷凝增长会释放出潜在的热量,从而加剧大气对流。

气溶胶来自城市和工业的空气污染物、野火等。气溶胶与云层之间的相互作用目前仍然是气候预测中最大的不确定性因素。对流层中的超微气溶胶颗粒(粒径小于50纳米)含量十分丰富,但一般认为其粒径太小而几乎对云的形成没有影响。

然而,超微气溶胶颗粒加剧风暴和影响天气的能力远超人们之前的预想。虽然科学家已经知道气溶胶对天气气候可能具有重要作用,但该研究发现气溶胶中的超微颗粒对天气气候也具有异常强的作用,这些颗粒实际上是微型暴雨的制作者。

研究结果表明,超微气溶胶颗粒具有异常强的效应:比人类头发还细千分之一的颗粒可导致风暴加剧、降水增加,并且促进云的形成。“我们发现,这些超微颗粒的存在是一些风暴变得剧烈、降水变得凶猛的原因之一。在大气条件很纯净的暖湿区域,超微气溶胶颗粒的侵入会对天气气候产生相当大的影响。” 该研究主要作者之一Jiwen Fan说道。

研究数据来自GoAmazon项目,数据采集主要来自亚马逊的一个未开发的原始区域,除了亚马逊地区最大的城市马瑙斯周边地区外。这一环境为科学家们提供了一个难得的机会,可以分析工业化前环境中空气污染对大气过程的影响,并确定除温度和湿度等因素之外颗粒物对大气的影响。

研究发现,当在暖湿环境中粒径较大的气溶胶颗粒含量较小时,就为较小颗粒形成云滴提供了机会。低含量的大颗粒可产生高水平的过量水汽条件,相对湿度可能超过100%。这是促使超微颗粒转化为云滴的关键条件。

虽然超微颗粒粒径小,但数量庞大,可以形成许多小云滴,过量的水汽在其上冷凝。冷凝释放出大量热量,使得上升气流变得更加剧烈。随后,更多的暖空气被吸入云层中,将更多的云滴带至高处并产生更多的冰、雪粒、闪电和降水,结果就是产生强烈的对流和风暴。“研究表明,在干净湿润的条件下,微小的气溶胶颗粒对天气和气候具有很大的影响,并且可在很大程度上加剧风暴。从更广泛的角度看,从工业化前到现在,人类活动可能以强有力的方式改变了这些地区的风暴强度。” Jiwen Fan说道。

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