在南极洲的罗斯岛上，距离美国麦克默多研究站不远的车程，高科技雷达天线和其他大气仪器仰望天空，收集有关西南极云层的详细测量数据。 值得注意的是，这些是五十年来的首批此类数据——尽管该地区的天气模式可能会影响远在半个地球之外的地区。
这项耗资 500 万美元的项目，即大气辐射测量西南极辐射实验 (AWARE)，于 11 月开始观测麦克默多附近的天空，并将持续到 2017 年初。 第二个测量站位于冰盖内部 1,600 公里处，将运行到本月底。（该地点非常偏远，只能在南极夏季使用。）
1997-98 年北极的一项类似实验依赖于一艘载有仪器的船只，该船只被故意冻结在海冰中。 它对北部极地云层的物理学产生了基本的见解，AWARE 科学家希望他们的项目也能为南部极地云层做同样的事情。“这将是我们理解上的一次巨大变革，”加利福尼亚州拉霍亚斯克里普斯海洋研究所的大气科学家、AWARE 的共同首席研究员林恩·罗素说。
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南极洲巨大的冰盖充当全球散热器。 因此，南极云层的变化，例如它们覆盖地面的面积或它们吸收多少辐射，可能会产生远至热带地区的连锁反应。 气候建模者需要了解这些云层的物理学，以便正确计算出随着全球天气将如何变化，以及极地地区变暖。
罗素说，自 1967 年以来，科学家们就没有对西南极洲上空的天空进行详细的现场测量，当时在 1957-58 年国际地球物理年期间开始的探空气球发射在十年后停止了。
由斯克里普斯大气科学家丹·卢宾领导的 AWARE 旨在获得迄今为止关于西南极洲上空云层和气溶胶颗粒的最佳数据。 这包括混合相云，它发生在极地地区，并将过冷水与冰结合在一起。 研究表明，穿越南极洲内陆的云层主要由冰组成，而从海岸向陆地移动的云层含有更多的液态水。 这些云层的成分在决定它们向太空反射多少阳光方面起着重要作用——这有助于塑造下方的大气环流和天气模式。
美国宇航局的 CloudSat 和 CALIPSO（云-气溶胶激光雷达和红外探路者卫星观测）等卫星可以探测南极云层的内部结构，但只能探测到航天器轨道正下方看到的狭窄带状区域。 AWARE 使用多个雷达仪器和一个复杂的激光雷达系统来探索云层的多层结构，检查不同高度的相位和粒子大小等属性。
早期的 AWARE 数据显示了麦克默多上空的混合相云，这是在北极以外地区首次对这种云系统进行详细测量。 “南极洲与北极洲的环境非常不同，因为它全年都更冷，而且大气层非常原始，”卢宾说。 团队科学家于 12 月 16 日在加利福尼亚州旧金山举行的美国地球物理联合会会议上报告了早期结果。
该团队还记录了风暴穿过麦克默多地区时湿度脉冲的来回波动，从而改变了云层传输辐射的方式。
罗素说，获得基本数据应该有助于科学家更好地理解南极云层将如何应对气候变化。 西南极洲每十年变暖高达 0.4 摄氏度，随着冰层融化，海平面将上升。 来自西南极洲内陆的 AWARE 测量旨在捕捉夏季融化季节的高峰期。
纽约布鲁克海文国家实验室的大气科学家安德鲁·沃格尔曼说，一个主要问题是气候变化可能如何加剧南极洲周围的西风，以及这些变化将对南极极地云层产生什么影响。 借助一个靠近海岸的 AWARE 地点和另一个位于内陆的地点，项目科学家旨在比较穿过西南极洲的大气系统如何影响这两个地点，以及这些变化如何转化为更广泛的全球变化。
沃格尔曼补充说，最后一个转折是今年厄尔尼诺天气模式的存在，这可能会影响极地地区的状况。 “我们或许能够捕捉到其中的一些，”他说。
本文经许可转载，并于2016 年 1 月 5 日首次发表。