作者:自然杂志的克劳迪奥·安杰洛
来自巴西和英国的一组科学家正在进行一次不寻常的热带实地考察:在亚马逊野火产生的浓烟中飞行 21 天,并测量他们所能测量的一切,从云滴的大小到到达平流层的气溶胶柱的厚度。
目标是了解南美生物质燃烧如何影响当地天气和空气质量,并弥补气候模型中关于该过程如何改变地球辐射平衡的关键差距。
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SAMBBA(南美生物质燃烧分析)任务使用一架四引擎喷气式飞机,该飞机携带一套仪器,可以测量高达树冠上方 12 公里的高度。之前的空中活动使用较小的飞机,飞行高度也低得多,因此无法观察到一些关键的物理过程。“亚马逊地区以高空对流云为主。如果我们不了解它们如何处理能量以及火灾如何干扰它们,我们就无法做出好的天气预报,”巴西圣保罗大学的物理学家和气候科学家保罗·阿尔塔索说,他是 SAMBBA 的主要科学家之一,同时还有来自英国气象局、巴西国家空间研究所 (INPE)、英国自然环境研究委员会和几所英国大学的研究人员。
机载仪器之一是 LiDAR(激光雷达),它是一种激光器,可以测量不同高度的烟雾气溶胶颗粒阻挡了多少光线。大气中的局部“变暗”会阻碍光合作用,有时会非常剧烈:局部规模的测量表明,植物生产力下降了约 30%。“我们希望对整个亚马逊进行估算”,阿尔塔索说。
更重要的是,气溶胶实际上可能在表面产生降温,并在中高海拔地区产生升温,INPE 的高级科学家、40 位 SAMBBA 实地研究人员之一卡拉·隆戈说。目前的模型无法解释如此复杂的相互作用,因此无法准确预测二氧化碳浓度增加和生物质燃烧将如何影响世界上最大的热带森林的辐射平衡。“我们模型中误差信号的方向,无论是变暖还是降温,都很难预测,”隆戈说。
英国气象局团队成员本·约翰逊表示,有关这些气溶胶的信息对于改进全球天气预报也很重要。“这是我们第一次使用如此全面的仪器测量热带森林的生物质燃烧排放。”
但约翰逊表示,SAMBBA 也将带来当地的益处。它正在测量影响亚马逊城市空气质量的物质,例如氮氧化物和其他会发生反应在低海拔地区形成污染性臭氧的化合物。众所周知,在燃烧季节,亚马逊地区的臭氧浓度高于污染严重的圣保罗大都市区。INPE 已经开发了考虑臭氧和颗粒物的空气质量模型,但之前从未在整个亚马逊地区测量过形成臭氧的物质。在 SAMBBA 在亚马逊西部阿克雷的首次飞行中,发现一种名为过氧乙酰硝酸盐的化合物浓度高得惊人。这类信息将有助于改进空气质量预报。“仅这一结果就值得进行这项实验,”阿尔塔索说。