在南極洲的羅斯島上，距離美國麥克默多研究站不遠的車程，高科技雷達天線和其他大氣儀器仰望天空，收集有關西南極雲層的詳細測量資料。 值得注意的是，這些是五十年來的首批此類資料——儘管該地區的天氣模式可能會影響遠在半個地球之外的地區。
這項耗資 500 萬美元的專案，即大氣輻射測量西南極輻射實驗 (AWARE)，於 11 月開始觀測麥克默多附近的天空，並將持續到 2017 年初。 第二個測量站位於冰蓋內部 1,600 公里處，將執行到本月底。（該地點非常偏遠，只能在南極夏季使用。）
1997-98 年北極的一項類似實驗依賴於一艘載有儀器的船隻，該船隻被故意凍結在海冰中。 它對北部極地雲層的物理學產生了基本的見解，AWARE 科學家希望他們的專案也能為南部極地雲層做同樣的事情。“這將是我們理解上的一次巨大變革，”加利福尼亞州拉霍亞斯克裡普斯海洋研究所的大氣科學家、AWARE 的共同首席研究員林恩·羅素說。
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南極洲巨大的冰蓋充當全球散熱器。 因此，南極雲層的變化，例如它們覆蓋地面的面積或它們吸收多少輻射，可能會產生遠至熱帶地區的連鎖反應。 氣候建模者需要了解這些雲層的物理學，以便正確計算出隨著全球天氣將如何變化，以及極地地區變暖。
羅素說，自 1967 年以來，科學家們就沒有對西南極洲上空的天空進行詳細的現場測量，當時在 1957-58 年國際地球物理年期間開始的探空氣球發射在十年後停止了。
由斯克裡普斯大氣科學家丹·盧賓領導的 AWARE 旨在獲得迄今為止關於西南極洲上空雲層和氣溶膠顆粒的最佳資料。 這包括混合相雲，它發生在極地地區，並將過冷水與冰結合在一起。 研究表明，穿越南極洲內陸的雲層主要由冰組成，而從海岸向陸地移動的雲層含有更多的液態水。 這些雲層的成分在決定它們向太空反射多少陽光方面起著重要作用——這有助於塑造下方的大氣環流和天氣模式。
美國宇航局的 CloudSat 和 CALIPSO（雲-氣溶膠雷射雷達和紅外探路者衛星觀測）等衛星可以探測南極雲層的內部結構，但只能探測到航天器軌道正下方看到的狹窄帶狀區域。 AWARE 使用多個雷達儀器和一個複雜的雷射雷達系統來探索雲層的多層結構，檢查不同高度的相位和粒子大小等屬性。
早期的 AWARE 資料顯示了麥克默多上空的混合相雲，這是在北極以外地區首次對這種雲系統進行詳細測量。 “南極洲與北極洲的環境非常不同，因為它全年都更冷，而且大氣層非常原始，”盧賓說。 團隊科學家於 12 月 16 日在加利福尼亞州舊金山舉行的美國地球物理聯合會會議上報告了早期結果。
該團隊還記錄了風暴穿過麥克默多地區時溼度脈衝的來回波動，從而改變了雲層傳輸輻射的方式。
羅素說，獲得基本資料應該有助於科學家更好地理解南極雲層將如何應對氣候變化。 西南極洲每十年變暖高達 0.4 攝氏度，隨著冰層融化，海平面將上升。 來自西南極洲內陸的 AWARE 測量旨在捕捉夏季融化季節的高峰期。
紐約布魯克海文國家實驗室的大氣科學家安德魯·沃格爾曼說，一個主要問題是氣候變化可能如何加劇南極洲周圍的西風，以及這些變化將對南極極地雲層產生什麼影響。 藉助一個靠近海岸的 AWARE 地點和另一個位於內陸的地點，專案科學家旨在比較穿過西南極洲的大氣系統如何影響這兩個地點，以及這些變化如何轉化為更廣泛的全球變化。
沃格爾曼補充說，最後一個轉折是今年厄爾尼諾天氣模式的存在，這可能會影響極地地區的狀況。 “我們或許能夠捕捉到其中的一些，”他說。
本文經許可轉載，並於2016 年 1 月 5 日首次發表。