海冰与融池导致“云种子”生成截然相反……揭示北极大气机制
有研究结果显示,随着北极海冰融化,起到形成云“种子”作用的微粒生成方式也随之改变。分析认为,根据北极海面是被海冰覆盖,还是已经融化并形成水洼(融池),大气中微粒的产生量会出现巨大差异,这可能成为气候变化预测中的重要变量。
极地研究所博士研究团队以Park Jiyeon为首的研究人员11日表示,他们揭示出海盐气溶胶(Sea Spray Aerosol)的生成效率会因北极海冰状态不同而发生巨大变化。研究结果作为国际学术期刊《Environmental Science & Technology》2月刊的封面论文刊登。
不同来源的海盐气溶胶生成量对比结果。根据生成位置(下方照片中红色箭头自左起依次为 融池、海冰、海水)比较海盐气溶胶的生成量(上方图表中 红色表示海冰 绿色表示融池 蓝色表示海水)。研究团队提供
View original image海盐气溶胶是在海浪拍打或海水泡沫破裂时溅入大气中的微小颗粒,是形成云的关键“种子”。由于云通过反射太阳光或滞留地表热量来影响地球能量平衡,海盐气溶胶的产生量被视为左右北极气温和气候系统的重要因素。
研究团队与西班牙国家科学委员会开展国际联合研究,利用2017年破冰研究船“阿拉온号”在北冰洋采集的海冰、融池以及无冰海水样本,开展了海盐气溶胶生成模拟实验。所谓融池,是指海冰融化后在冰面上形成的淡水水洼。
分析结果显示,气溶胶生成效率因样本来源不同而呈现出明显差异。由海冰生成的气溶胶浓度约为海水的3.7倍,而在融池中,气溶胶生成反而受到大幅抑制。
研究认为,这种差异源于海冰内部的生物活动。海冰中的微藻释放的有机物会促进气溶胶形成,而在融池中,由于海冰融化导致盐分被稀释,形成颗粒的能力减弱。
此次研究的意义在于,海盐气溶胶在北极大气中占有较大比重。根据阿拉온号的实测资料,北极大气中粒径为100~300纳米(nm)的颗粒中,最多有42%源自海洋。
这表明,当北极海面被海冰覆盖时,气溶胶排放会增加,从而可能促进云的形成;相反,如果海冰融化、融池范围扩大,粒子生成受到抑制,云的生成随之减少,进而可能产生相反的气候效应。
以往的气候模型对北极微粒特征的处理相对简化。研究团队表示,通过本次研究,他们厘清了随海冰状态不同而出现的云生成被促进或被抑制的相反机制,从而为降低气候预测模型的不确定性提供了依据。
极地研究所所长Shin Hyeongcheol表示:“本次研究确认的‘北极定制型海盐气溶胶指数’,将在更精细地分析和预测北极变暖速度方面发挥重要作用。”
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