全球空降飞行任务发现微小的颗粒导致热带地区的云层更明亮

2017年2月5日，在大气层析成像（ATom）任务期间，来自NASA DC-8的斐济和新西兰之间的热带对流。

根据CIRES领导的一项研究，今天发表在《自然》杂志上的一项研究发现，当云层散布到大气中更高的热带空气中时，这些空气会带走形成细小颗粒的气体，从而开始使低层云层变亮的过程。云彩会改变地球的辐射平衡，最终改变气候，这取决于它们的亮度。这份新论文描述了一个可能在地球表面40％以上发生的过程，这可能意味着当今的气候模型低估了某些云的冷却影响。

该论文的主要作者，NOAA ESRL化学科学部门的CIRES科学家克里斯蒂娜·威廉姆森（Christina Williamson）表示：“了解这些粒子如何形成并促进热带地区云的性质，将有助于我们更好地表示气候模型中的云并改进这些模型。”

ATom航班从近海平面到大约12公里的高度连续采样大气，每个季节进行四次环球部署。

研究小组利用对大气的最大，最长的一次空中研究之一的测量结果，勾勒出这些粒子的形成方式，这项野外运动在三年内横跨了北极到南极。

来自CIRES，CU Boulder，NOAA和其他机构的Williamson及其同事（包括CIRES科学家Jose Jimenez）对气溶胶颗粒进行了全球测量，这是NASA大气层析成像任务（ATom）的一部分。在ATom期间，装备齐全的NASA DC-8飞机在每个季节在太平洋和大西洋上空进行了四次极点到极点的部署，每个部署都由26天的多次飞行组成。飞机从近海平面飞到约12公里的高度，连续测量温室气体，其他微量气体和气溶胶。

NASA DC-8飞机上的空气采样入口。

“ ATom是一个飞行化学实验室，”威廉姆森说。“我们的仪器使我们能够表征气溶胶颗粒及其在大气中的分布。”研究人员发现，热带地区由深层对流云输送到高空的气体形成了大量非常小的气溶胶颗粒，这一过程称为气体到颗粒的转化。

在云层外部，空气向地面下降，这些颗粒随着气体凝结在一些颗粒上而其他颗粒粘在一起形成更少，更大的颗粒而增长。最终，一些粒子变得很大，足以影响低层对流层的云特性。

在他们的研究中，研究人员表明，这些粒子使热带地区的云层变亮。威廉姆森说：“这很重要，因为更明亮的云将更多的能量从太阳反射回太空。”

深对流云将气体输送到更高的大气层，其中一些气体凝结形成许多非常小的颗粒。一些粒子长到足以影响云的亮度，使它们变亮。数字：Williamson等，自然。

研究小组在太平洋和大西洋的热带地区观察到了这种颗粒形成，他们的模型表明，全球范围内的新颗粒形成带覆盖了地球表面约40％的区域。

在空气较干净的地方，其他来源的颗粒较少，气溶胶颗粒形成对云的影响更大。“我们在ATom野战期间在更偏远，更清洁的地方进行了测量，”威廉姆森说。

气溶胶和云层确切地如何影响辐射是气候模型不确定性的主要来源。威廉姆森说：“我们希望在气候模型中恰当地表示云。”“像本研究这样的观察将有助于我们更好地约束模型中的气溶胶和云层，并可以指导模型改进。”

参考：Christina J. Williamson，Agnieszka Kupc，Duncan Axisa，Kelsey R. Bilsback，ThaoPaul Bui，Pedro Campuzano-Jost，Maximilian Dollner，Karl D. Froyd，Anna，“热带地区形成新粒子形成的大量云凝结核源” L.Hodshire，Jose L.Jimenez，John K.Kodros，Gan Luo，Daniel M.Murphy，Benjamin A.Nault，Eric A.Ray，Bernadett Weinzierl，James C.Wilson，Yangqun Yu，Pengfei Yu，Jeffrey R.Pierce和查尔斯·A·布罗克（Charles A.Brock），2019年10月16日，自然。
10.1038 / s41586-019-1638-9