在 20 世纪 90 年代末，斯克里普斯海洋研究所的水力实验室几乎关闭。该实验室成立于 1964 年，失去了永久性资金。
加州大学圣地亚哥分校的物理海洋学家 Grant Deane 挺身而出，领导该实验室并使其免于可能的关闭。“当时我是该设施的用户，但我对超越我自身工作之外可以做的事情有更广阔的视野，”Deane 说。
大气化学家 Kimberly Prather 很高兴这样做，她刚刚阐明了有关气候变化的一个更棘手的问题。Prather 领导加州大学圣地亚哥分校的气溶胶对气候和环境影响中心，多年来一直致力于更好地了解气溶胶（可以反射辐射并导致云层形成的微小空气传播颗粒）如何影响气候。
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一个位于水力实验室特别设计的波浪水槽中的新实验装置，刚刚帮助 Prather 和她的研究人员在这项任务中向前迈进了一大步。他们本周在《美国国家科学院院刊》杂志上发表了他们的新方法。
研究人员早就知道，海浪飞沫（从崩塌的波浪顶部飞溅出的水分）在将光线反射回太空和形成云层中发挥着作用。
虽然对于靠在船边的普通观察者来说，这种飞沫可能看起来像简单的咸水滴，但实际上它非常复杂，其液滴的大小和成分各不相同。
每个液滴，即使它可能很小，也会在大气中产生不同的影响，具体取决于它的大小和成分。一些来自海浪飞沫的气溶胶颗粒主要由盐组成，一些由其他化学物质组成，甚至一些还含有微小的海洋生物。
分类“小生物”
Prather 将这些各种生物称为“小生物”。她想知道它们如何改变云的形成。
“这些小生物对水有什么作用？水中化学成分的变化如何导致海浪飞沫的变化，进而导致形成云的能力发生变化？”她问道。
Prather 一直试图通过在开阔的海洋中进行实验来解开这个谜团，采集各种海洋条件下海浪飞沫的样本，并努力弄清楚海浪飞沫的成分如何影响云的特性以及云是如何形成的。
对于外行来说，这可能听起来很容易，但在自然界中，事情会变得复杂。
在海上时，Prather 可能会注意到她正在测量的飞沫发生了变化，并看到云的特性或云形成颗粒发生了变化。但是由于污染或风向变化等因素，很难将海浪飞沫的成分单独作为特定现象的原因。
她说：“你永远无法真正确定这种变化是否来自海洋的直接影响。”
她和其他人开发的新实验方法允许研究人员在没有任何这些令人讨厌的复杂因素的情况下测量这些变化。在水力实验室的一个波浪水槽中，经过大约一年的完善，Deane、Prather 和其他人现在拥有了完美的系统来分析海浪飞沫如何影响云的形成和其他与气候相关的特性。
该设施准备就绪耗时如此之久的原因是，水槽必须完全不受污染，这样研究人员才能确保他们只分析海浪飞沫颗粒。这比看起来要困难。
“令人惊讶的是，破碎的波浪产生的颗粒并不多，”Prather 说。“因此，如果你的实验室以某种方式偷偷摸摸地贡献了一些东西，浓度会高出许多数量级，你甚至无法检测到来自破碎波浪的信号。这是一个挑战。”
发表在《PNAS》上的论文是这项实验最早发表的结果之一，其发现之一是生物学（“小生物”）确实会影响海浪飞沫形成云的能力。特别是，研究人员发现，向海洋中添加细菌培养物会导致飞沫形成云的能力下降。
大问题，现有数据少
对于气候模型来说，了解云层如何在覆盖地球表面 71% 的海洋上形成，以及哪些液滴将辐射反射回太空非常重要，因为云层对地球具有整体冷却效应。
爱荷华大学化学教授兼该研究的另一位作者 Vicki Grassian 说，目前，模型对海浪飞沫对云层形成的影响的表示非常差，因为它们将其视为一回事：氯化钠——盐。
她说：“很明显，海浪飞沫气溶胶不仅仅是氯化钠，实际上海浪飞沫气溶胶和不同的颗粒类型中存在不同的化学成分范围。”
因此，虽然确实有很多氯化钠从海洋中释放出来，但也有许多其他颗粒在形成云或反射光线的方式方面可能与盐颗粒的行为完全相反，她说。
Grassian 将气候模型中这种方法的简单性比作模拟人体，人体主要由水组成，模拟成一个无定形的水块。“你会错过很多东西！”她惊呼道。
至于那些她正在打破其简化系统的气候建模者，她说他们对她和其他人发现的海浪飞沫行为的细微差别的反应是积极的。“他们很喜欢。”
布鲁克海文国家实验室高级科学家兼海浪飞沫气溶胶专家 Stephen Schwartz 没有参与这项研究，他称新的实验室方法是“一个很好的方法”，尤其是因为客座研究人员可以来使用该装置来做更多关于海浪飞沫气溶胶的工作。
他补充说：“这是该设施发布的第一项令人印象深刻的研究，我期望从中获得更多真正优秀的科学成果。”
经环境与能源出版有限责任公司许可，转载自 Climatewire。www.eenews.net，202-628-6500