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更高的波浪如何导致更多的冰云

气候变化的一些最著名和最令人恐惧的方面是它对天气模式的潜在影响以及这如何加速天然冰的融化。研究已经证明,由于全球变暖,北极海冰面积正在迅速减少,整个北极的温度和水分含量发生了重大变化。不幸的是,准确了解这些变化如何影响该地区的云形成非常具有挑战性,而云的组成和相位是预测数值模型中需要考虑的重要方面。

在最近发表在《地球物理研究快报》上的一项研究中,由国立极地研究所的井上纯博士领导的一组科学家试图回答一个奇怪的问题:北冰洋中更高的海浪能否促进冰的发展?包含云?这个问题乍一看似乎很奇怪,因为大多数人不会想到这两种自然现象之间可能存在联系。然而,正如这项研究的结果表明的那样,很可能有一个。

研究中使用的现场数据是在 2018 年 11 月乘坐RV Mirai前往北极地区楚科奇海探险期间收集的,研究船。该地区先前的研究表明,北极海冰减少导致更频繁的活跃天气系统、更强的风和更高的海浪。研究小组怀疑这些因素可能会影响云的形成和组成,因为海浪和强风会导致海面上的有机颗粒以海浪的形式分散在大气中。一旦这些悬浮的有机颗粒达到足够高的高度,它们就会充当“种子”,促进冰晶的形成,因此被称为“冰核颗粒”(INP)。这些冰晶通过冻结周围的水滴不断增长,从而形成所谓的冰云。

为了证明这一假设,井上博士和他在RV Mirai上的船员在12 天内定期在楚科奇海的关键位置部署了各种测量仪器。云粒子传感器从船上发射气球以分析云的相位,定期在船上对环境气溶胶进行采样以进行化学分析,并不断进行波高和风速测量。此外,研究人员从不同深度进行了浊度测量,以阐明天气与海洋条件之间的关系。

在分析了所有收集到的数据后,科学家们设法描绘出一个更清晰、有证据支持的情况。“楚科奇海是相对较浅,仅为40米平均深度。在那里,混合的海洋层发展并进入海底,这些云提供了一个 INP 库,这些 INP 被湍流动能提升,”井上博士解释说,“强风和高浪引起的海浪将这些 INP 带到大气中,促进冰云的形成。”他补充说,这是第一篇同时将海洋结构、海面条件以及气溶胶和云特征联系起来的论文之一。

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