陽光經過八分鐘到達地球后,雲層等白色表面會將大部分陽光反射回太空。雲層越白越亮,反射陽光的效果就越好,也越能保持地球涼爽。現在,一項發表在《大氣化學與物理學》上的研究探討了這一過程中一個令人驚訝的部分:被稱為浮游植物的微小水生生物如何在地球雲層增白過程中發揮重要作用。
科學家們利用衛星監測了南大洋一大片區域上空五年的時間。他們發現,在南緯 60 度以南(即更靠近南極洲)形成的雲層往往比更北部的雲層明顯更白。
原因是什麼?猶他大學大氣科學家、該研究的主要作者傑拉爾德·梅斯說,是微小的海洋浮游植物。南極洲是“一個生產力非常高的地區”,浮游植物等微小生物的繁殖速度比北部海域更快,他說。作為新陳代謝的一部分,許多這些消耗陽光的生物會釋放一種名為二甲基硫的化合物,這種化合物會上升並與大氣中的氣體發生反應,形成小的氣溶膠顆粒,並最終形成雲。
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馬克斯·普朗克化學研究所生物地球化學家 Meinrat Andreae 說,水蒸氣通常必須首先與“種子”粒子結合才能凝結成雲滴。他是最早研究浮游植物雲播種能力的人之一,但未參與這項新研究。南緯 60 度以南,豐富的浮游植物產生大量的二甲基硫種子,因此在那裡形成的雲充滿了微小的水滴。
猶他大學大氣科學家和研究合著者 Sally Benson 說,在更北部的地區,形成雲的種子不太常見——“主要只是從海浪中捲起的鹽顆粒”。研究人員說,由此產生的雲滴更少更大,與南部雲層中眾多的小水滴相比,反射回陽光的表面積更小。
該研究還發現,透過衛星觀測水中綠色化合物葉綠素測量的浮游植物種群,每年夏天都會達到峰值,隨後不久雲層反射率也會達到峰值。梅斯指出,浮游植物在此過程中的作用是一個全球現象,但南大洋浮游生物種群豐富,人類影響程度較低,因此效果最為明顯。
儘管浮游植物參與雲層增白作用已有一段時間,但 Andreae 表示,現有的氣候模型仍然缺乏足夠的資料來充分解釋其影響。他補充說,一項如此規模的研究——對一大片海洋區域進行為期五年的監測——有助於闡明新的模式,例如雲層白度和緯度之間的密切聯絡。“透過如此規模的研究,”他說,“我們肯定可以將更好的資訊輸入到我們的模型中。”
