科学家们发现了一个此前未知的北极自然过程，该过程能导致大气中云形成颗粒数量激增。这一发现对云层覆盖、多少阳光被反射回太空以及北极对未来气候变化的响应具有重要影响。这项研究的结果于8月5日发表在《自然地球科学》上，来自伯明翰大学领导的国际团队，与中国和西班牙的合作者合作。研究人员首次提供了真实世界的证据，表明在北极海冰与开放海洋交界处存在一个强大的颗粒形成过程。在这个区域，海洋生物和阳光帮助产生一种化学混合物，可以以颗粒的形式影响云层的形成。 云形成颗粒在北极冰缘附近激增 这一过程涉及自然发生的碘、硫和有机化合物，这些物质释放到空气中并有助于新大气颗粒的形成。在海冰的边缘，研究人员观察到能够形成云滴的颗粒数量在一天内增加了五十倍。随着北极大气变暖，更多的海冰融化。这种退缩暴露了生物生产力较高的冰缘区域，颗粒形成可以在此发生。这些额外的颗粒可能会改变云层覆盖，从而通过改变吸收或反射的能量，影响地球的辐射平衡。这项研究得到了自然环境研究委员会（NERC）的支持。科学家们在2022年春秋季节期间，乘坐皇家研究船“发现号”在格林兰和戴维斯海峡进行测量。 共同作者、伯明翰大学大气科学助理教授詹姆斯·布里安博士说：“我们的发现提供了对一种最近确定的大气化学机制的首个真实世界验证，涉及碘氧酸和硫酸。到目前为止，这一过程仅在CERN的CLOUD实验室实验中得到了证明。” 新发现的分子帮助颗粒生长 研究小组还检测到了一类此前未知的大气化合物，称为含碘氧化有机分子（I-OOMs）。这些化合物似乎有助于新形成的颗粒生长，直到足够大以影响云的形成。詹姆斯·布里安博士补充说：“这些新发现的化合物帮助小颗粒生长为更大的颗粒，可以播种云层——我们认为这是首次观察到此类分子，意味着碘化学可能存在重要的新途径。”研究人员发现，在80%以上的阳光明媚的日子里都有新的粒子形成的证据，这表明这一现象在北极这个地区是普遍的。该过程始于释放到大气中的化合物，然后被阳光化学转化。其成分包括：从海洋、海冰和沿海地区释放的碘化合物；来自海洋植物和藻类的二甲基硫；自然从海洋或陆地释放的有机化合物。 北极云层可能影响区域变暖 论文通讯作者、伯明翰大学大气生物地球化学教授、研究负责人施宗博表示：“我们的发现很重要，因为这些新颗粒可以影响云层，而云层在决定保留或反射热量方面起着关键作用。在变暖季节，更多或更浓的云层可能加速冰融，同时冷却开放海洋。 在过去40年中，北极的变暖速度是全球平均水平的三倍多，使其成为地球上对气候变化最敏感的地区之一。了解自然排放如何影响云层对于预测这一地区的气候变化至关重要。我们的发现将有助于气候模型改进对气候变化对北极影响的理解，以及该地区如何影响全球气候。” 最大的变化发生在边缘冰区，这是一个狭窄的区域，融化的海冰与开水会合，并且海洋藻类尤其高效。在该地区的一次事件中，云播种颗粒的浓度从每立方厘米约50上升到1500。 气候模型中的缺失过程 随着北极海冰继续退缩，边缘冰区正在变得更宽。这可能会增加这一新记录的颗粒形成过程发生的区域。目前的气候模型没有包括该机制，因此其对北极气候的潜在影响尚未在预测中体现。研究人员正在努力将这一过程纳入气候模型，以便更好地理解其对该地区的影响。