揭示熱帶雲的奧秘

當涉及到氣候建模時，預測通常應該持保留態度——或者，也許，應該考慮氣溶膠煙塵。例如，考慮一下正在進行的關於全球變暖的對話。就在最近，反對這種可能性的最有力論據之一——基於被認為是相當恆定的海洋溫度——瓦解了。現在，另一個關於雲層動態的穩定假設也出現了裂縫。

事實上，傳統觀點認為，大氣中較高水平的氣溶膠汙染應該冷卻地球氣候，因為氣溶膠可以增加雲量；它們不僅減少降水，從而增加雲中的水分含量，而且還增加單個水滴的大小，這反過來會導致更多的溫暖陽光被反射回太空。

但是，透過使用一項新的模擬，該模擬依賴於印度洋實驗 (INDOEX) 的資料，研究人員已經證明了一種完全相反的機制——氣溶膠汙染實際上會增強太陽吸收並減少積雲雲量，這在很大程度上抵消了它可能在其他大氣層中造成的任何冷卻效應。

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“印度洋東北季風期間氣溶膠對太陽的吸收可以使白天積雲雲量減少近一半，這在一個特定的貿易風積雲案例中，”科學家們在 5 月 12 日出版的《科學》雜誌上發表的一篇論文中寫道。這個六人小組包括美國宇航局艾姆斯研究中心的安德魯·S·阿克曼、科羅拉多大學的歐文·布萊恩·圖恩、勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室的 D. E. 史蒂文斯、國家大氣研究中心的安德魯·J·海姆斯菲爾德、斯克裡普斯海洋研究所的 V·拉馬納坦和科學系統與應用公司的 E.J. 韋爾頓。

該小組工作的關鍵是 INDOEX 對稀疏積雲和深層黑暗、吸收陽光的霧霾的觀測，這些霧霾在 99% 的資料收集階段都存在。早期的工作，在右上角的動畫中顯示，揭示了“強烈的太陽能吸收可以使光學上厚的層積雲層乾燥”，將其變成積雲。然而，貿易風積雲本身受非常不同的動力學規律支配。

為了弄清楚這些較低、較輕的雲層發生了什麼，研究人員採用了在溫暖的熱帶水域上方發現的貿易風積雲的基本模擬，並使其經受不同程度的氣溶膠引起的太陽加熱。在基線模擬中，積雲對流在演習開始一小時後出現，併產生了雲，這些雲至少在外形上非常類似於 INDOEX 期間拍攝的照片。太陽加熱降低了下午晚些時候雲層中的相對溼度，日落後出現了更強的對流。模擬的快照中清楚地顯示了對流事件的早期和成熟生長階段，這些快照在右側進行了說明。

當他們將氣溶膠煙塵納入模擬時，由此產生的霧霾甚至更顯著地增強了太陽加熱，從而進一步提高了溫度並降低了相對溼度。在 1998 年和 1999 年 INDOEX 期間看到的霧霾水平相當的情況下，雲量分別減少了 25% 和 40%。重要的是要注意，在額外的模擬中，他們證明了氣溶膠汙染對積雲雲量的影響不是絕對的；它可能導致增加或減少，這取決於其他氣象條件。但這本身就是一個重要的發現——希望這將有助於其他科學家在未來改進他們自己的模型。