揭示热带云的奥秘

当涉及到气候建模时，预测通常应该持保留态度——或者，也许，应该考虑气溶胶烟尘。例如，考虑一下正在进行的关于全球变暖的对话。就在最近，反对这种可能性的最有力论据之一——基于被认为是相当恒定的海洋温度——瓦解了。现在，另一个关于云层动态的稳定假设也出现了裂缝。

事实上，传统观点认为，大气中较高水平的气溶胶污染应该冷却地球气候，因为气溶胶可以增加云量；它们不仅减少降水，从而增加云中的水分含量，而且还增加单个水滴的大小，这反过来会导致更多的温暖阳光被反射回太空。

但是，通过使用一项新的模拟，该模拟依赖于印度洋实验 (INDOEX) 的数据，研究人员已经证明了一种完全相反的机制——气溶胶污染实际上会增强太阳吸收并减少积云云量，这在很大程度上抵消了它可能在其他大气层中造成的任何冷却效应。

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“印度洋东北季风期间气溶胶对太阳的吸收可以使白天积云云量减少近一半，这在一个特定的贸易风积云案例中，”科学家们在 5 月 12 日出版的《科学》杂志上发表的一篇论文中写道。这个六人小组包括美国宇航局艾姆斯研究中心的安德鲁·S·阿克曼、科罗拉多大学的欧文·布莱恩·图恩、劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的 D. E. 史蒂文斯、国家大气研究中心的安德鲁·J·海姆斯菲尔德、斯克里普斯海洋研究所的 V·拉马纳坦和科学系统与应用公司的 E.J. 韦尔顿。

该小组工作的关键是 INDOEX 对稀疏积云和深层黑暗、吸收阳光的雾霾的观测，这些雾霾在 99% 的数据收集阶段都存在。早期的工作，在右上角的动画中显示，揭示了“强烈的太阳能吸收可以使光学上厚的层积云层干燥”，将其变成积云。然而，贸易风积云本身受非常不同的动力学规律支配。

为了弄清楚这些较低、较轻的云层发生了什么，研究人员采用了在温暖的热带水域上方发现的贸易风积云的基本模拟，并使其经受不同程度的气溶胶引起的太阳加热。在基线模拟中，积云对流在演习开始一小时后出现，并产生了云，这些云至少在外形上非常类似于 INDOEX 期间拍摄的照片。太阳加热降低了下午晚些时候云层中的相对湿度，日落后出现了更强的对流。模拟的快照中清楚地显示了对流事件的早期和成熟生长阶段，这些快照在右侧进行了说明。

当他们将气溶胶烟尘纳入模拟时，由此产生的雾霾甚至更显著地增强了太阳加热，从而进一步提高了温度并降低了相对湿度。在 1998 年和 1999 年 INDOEX 期间看到的雾霾水平相当的情况下，云量分别减少了 25% 和 40%。重要的是要注意，在额外的模拟中，他们证明了气溶胶污染对积云云量的影响不是绝对的；它可能导致增加或减少，这取决于其他气象条件。但这本身就是一个重要的发现——希望这将有助于其他科学家在未来改进他们自己的模型。