更高的波浪如何導(dǎo)致更多的冰云

氣候變化的一些最著名和最令人恐懼的方面是它對天氣模式的潛在影響以及這如何加速天然冰的融化。研究已經(jīng)證明，由于全球變暖，北極海冰面積正在迅速減少，整個北極的溫度和水分含量發(fā)生了重大變化。不幸的是，準(zhǔn)確了解這些變化如何影響該地區(qū)的云形成非常具有挑戰(zhàn)性，而云的組成和相位是預(yù)測數(shù)值模型中需要考慮的重要方面。

在最近發(fā)表在《地球物理研究快報(bào)》上的一項(xiàng)研究中，由國立極地研究所的井上純博士領(lǐng)導(dǎo)的一組科學(xué)家試圖回答一個奇怪的問題：北冰洋中更高的海浪能否促進(jìn)冰的發(fā)展?包含云?這個問題乍一看似乎很奇怪，因?yàn)榇蠖鄶?shù)人不會想到這兩種自然現(xiàn)象之間可能存在聯(lián)系。然而，正如這項(xiàng)研究的結(jié)果表明的那樣，很可能有一個。

研究中使用的現(xiàn)場數(shù)據(jù)是在 2018 年 11 月乘坐RV Mirai前往北極地區(qū)楚科奇海探險(xiǎn)期間收集的，研究船。該地區(qū)先前的研究表明，北極海冰減少導(dǎo)致更頻繁的活躍天氣系統(tǒng)、更強(qiáng)的風(fēng)和更高的海浪。研究小組懷疑這些因素可能會影響云的形成和組成，因?yàn)楹＠撕蛷?qiáng)風(fēng)會導(dǎo)致海面上的有機(jī)顆粒以海浪的形式分散在大氣中。一旦這些懸浮的有機(jī)顆粒達(dá)到足夠高的高度，它們就會充當(dāng)“種子”，促進(jìn)冰晶的形成，因此被稱為“冰核顆粒”(INP)。這些冰晶通過凍結(jié)周圍的水滴不斷增長，從而形成所謂的冰云。

為了證明這一假設(shè)，井上博士和他在RV Mirai上的船員在12 天內(nèi)定期在楚科奇海的關(guān)鍵位置部署了各種測量儀器。云粒子傳感器從船上發(fā)射氣球以分析云的相位，定期在船上對環(huán)境氣溶膠進(jìn)行采樣以進(jìn)行化學(xué)分析，并不斷進(jìn)行波高和風(fēng)速測量。此外，研究人員從不同深度進(jìn)行了濁度測量，以闡明天氣與海洋條件之間的關(guān)系。

在分析了所有收集到的數(shù)據(jù)后，科學(xué)家們設(shè)法描繪出一個更清晰、有證據(jù)支持的情況。“楚科奇海是相對較淺，僅為40米平均深度。在那里，混合的海洋層發(fā)展并進(jìn)入海底，這些云提供了一個 INP 庫，這些 INP 被湍流動能提升，”井上博士解釋說，“強(qiáng)風(fēng)和高浪引起的海浪將這些 INP 帶到大氣中，促進(jìn)冰云的形成。”他補(bǔ)充說，這是第一篇同時(shí)將海洋結(jié)構(gòu)、海面條件以及氣溶膠和云特征聯(lián)系起來的論文之一。

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