在 20 世紀 90 年代末，斯克裡普斯海洋研究所的水力實驗室幾乎關閉。該實驗室成立於 1964 年，失去了永久性資金。
加州大學聖地亞哥分校的物理海洋學家 Grant Deane 挺身而出，領導該實驗室並使其免於可能的關閉。“當時我是該設施的使用者，但我對超越我自身工作之外可以做的事情有更廣闊的視野，”Deane 說。
大氣化學家 Kimberly Prather 很高興這樣做，她剛剛闡明瞭有關氣候變化的一個更棘手的問題。Prather 領導加州大學聖地亞哥分校的氣溶膠對氣候和環境影響中心，多年來一直致力於更好地瞭解氣溶膠（可以反射輻射並導致雲層形成的微小空氣傳播顆粒）如何影響氣候。
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一個位於水力實驗室特別設計的波浪水槽中的新實驗裝置，剛剛幫助 Prather 和她的研究人員在這項任務中向前邁進了一大步。他們本週在《美國國家科學院院刊》雜誌上發表了他們的新方法。
研究人員早就知道，海浪飛沫（從崩塌的波浪頂部飛濺出的水分）在將光線反射回太空和形成雲層中發揮著作用。
雖然對於靠在船邊的普通觀察者來說，這種飛沫可能看起來像簡單的鹹水滴，但實際上它非常複雜，其液滴的大小和成分各不相同。
每個液滴，即使它可能很小，也會在大氣中產生不同的影響，具體取決於它的大小和成分。一些來自海浪飛沫的氣溶膠顆粒主要由鹽組成，一些由其他化學物質組成，甚至一些還含有微小的海洋生物。
分類“小生物”
Prather 將這些各種生物稱為“小生物”。她想知道它們如何改變雲的形成。
“這些小生物對水有什麼作用？水中化學成分的變化如何導致海浪飛沫的變化，進而導致形成雲的能力發生變化？”她問道。
Prather 一直試圖透過在開闊的海洋中進行實驗來解開這個謎團，採集各種海洋條件下海浪飛沫的樣本，並努力弄清楚海浪飛沫的成分如何影響雲的特性以及雲是如何形成的。
對於外行來說，這可能聽起來很容易，但在自然界中，事情會變得複雜。
在海上時，Prather 可能會注意到她正在測量的飛沫發生了變化，並看到雲的特性或雲形成顆粒發生了變化。但是由於汙染或風向變化等因素，很難將海浪飛沫的成分單獨作為特定現象的原因。
她說：“你永遠無法真正確定這種變化是否來自海洋的直接影響。”
她和其他人開發的新實驗方法允許研究人員在沒有任何這些令人討厭的複雜因素的情況下測量這些變化。在水力實驗室的一個波浪水槽中，經過大約一年的完善，Deane、Prather 和其他人現在擁有了完美的系統來分析海浪飛沫如何影響雲的形成和其他與氣候相關的特性。
該設施準備就緒耗時如此之久的原因是，水槽必須完全不受汙染，這樣研究人員才能確保他們只分析海浪飛沫顆粒。這比看起來要困難。
“令人驚訝的是，破碎的波浪產生的顆粒並不多，”Prather 說。“因此，如果你的實驗室以某種方式偷偷摸摸地貢獻了一些東西，濃度會高出許多數量級，你甚至無法檢測到來自破碎波浪的訊號。這是一個挑戰。”
發表在《PNAS》上的論文是這項實驗最早發表的結果之一，其發現之一是生物學（“小生物”）確實會影響海浪飛沫形成雲的能力。特別是，研究人員發現，向海洋中新增細菌培養物會導致飛沫形成雲的能力下降。
大問題，現有資料少
對於氣候模型來說，瞭解雲層如何在覆蓋地球表面 71% 的海洋上形成，以及哪些液滴將輻射反射回太空非常重要，因為雲層對地球具有整體冷卻效應。
愛荷華大學化學教授兼該研究的另一位作者 Vicki Grassian 說，目前，模型對海浪飛沫對雲層形成的影響的表示非常差，因為它們將其視為一回事：氯化鈉——鹽。
她說：“很明顯，海浪飛沫氣溶膠不僅僅是氯化鈉，實際上海浪飛沫氣溶膠和不同的顆粒型別中存在不同的化學成分範圍。”
因此，雖然確實有很多氯化鈉從海洋中釋放出來，但也有許多其他顆粒在形成雲或反射光線的方式方面可能與鹽顆粒的行為完全相反，她說。
Grassian 將氣候模型中這種方法的簡單性比作模擬人體，人體主要由水組成，模擬成一個無定形的水塊。“你會錯過很多東西！”她驚呼道。
至於那些她正在打破其簡化系統的氣候建模者，她說他們對她和其他人發現的海浪飛沫行為的細微差別的反應是積極的。“他們很喜歡。”
布魯克海文國家實驗室高階科學家兼海浪飛沫氣溶膠專家 Stephen Schwartz 沒有參與這項研究，他稱新的實驗室方法是“一個很好的方法”，尤其是因為客座研究人員可以來使用該裝置來做更多關於海浪飛沫氣溶膠的工作。
他補充說：“這是該設施釋出的第一項令人印象深刻的研究，我期望從中獲得更多真正優秀的科學成果。”
經環境與能源出版有限責任公司許可，轉載自 Climatewire。www.eenews.net，202-628-6500