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被忽视的空气污染可能会助长更强大的风暴

2018-12-16 10:31:56 • 来源：

虽然它们很少，但它们很凶。

新的研究表明，小于50纳米的空气传播颗粒可以加剧风暴，特别是在相对原始的地区，如亚马逊雨林或海洋。在模拟中，这些微小颗粒的羽流使风暴的强度增加了50%。

被忽视的空气污染可能会助长更强大的风暴

这种颗粒被称为超细气溶胶，可用于从自动排放到野火烟雾到打印机碳粉的各种物质。人们认为这些气溶胶太小而不能影响云的形成。但研究人员在1月26日的科学报告中指出，这项新工作表明它们可以在亚马逊流域的水循环中发挥作用 - 这反过来又对地球的水文循环产生了深远的影响。

“我已经研究过气溶胶与风暴的相互作用十年了，”领导这项新研究的太平洋西北国家实验室的大气科学家Jiwen Fan说。“这是我第一次从这些微小的气溶胶中看到如此巨大的影响”。

已知大于100纳米的较大气溶胶颗粒，例如烟灰或黑碳，有助于种​​子云。大气中的水蒸气凝结在这些颗粒上，称为云凝结核，并形成微小的液滴。但水蒸气不易在较细小的颗粒周围凝结。为了实现这一点，空气必须含有比形成云通常所需的更多的水蒸气，达到非常高的过饱和状态。

Fan说，这种状态很罕见 - 通常还会有更大的气溶胶形成水滴，从大气中除去多余的水。但她表示，在背景空气污染程度相对较低的潮湿地区，例如亚马逊地区，过饱和度很常见。

从2014年到2015年，巴西和美国的研究机构合作进行了田间试验，以收集亚马逊流域天气和污染状况的数据。作为实验的一部分，几个观测点追踪了从马瑙斯市穿过热带雨林的空气污染。Fan说，在炎热潮湿的季节，雨林的大部分气象条件，如温度，湿度和风向，每天都没有什么差别。因此，通过的污染羽流代表了对系统的明显的，可检测的扰动。

2014年3月至5月，国际小组检查了其中一个站点的垂直风运动或上升气流和气溶胶浓度数据。当观察站通过大量超细颗粒的气溶胶时，研究人员观察到相应的，更强大的垂直风运动和更大的雨水。这种上升气流加剧了风暴，有助于推动更强的循环。

接下来，研究人员对2014年3月17日发生的实际风暴进行了模拟，以匹配其温度，风和水蒸气条件，以及大气中低水平的背景气溶胶。然后，该团队介绍了几种与风暴相互作用的污染情景，包括没有羽流和马瑙斯大都市的典型羽流。结果表明，特别是超细气溶胶颗粒不仅在亚马逊盆地作为云凝结核，而且气溶胶产生的水滴显着增强了聚集风暴。

如果条件合适，这种羽状物中超细颗粒的绝对丰度将迅速产生大量的云滴。这些液滴的形成也会突然释放大量潜热 - 当物质从蒸气变为液体时释放到大气中。热量会上升，产生上升气流并迅速加强风暴。

除了亚马逊之外，范指出，这种原始，潮湿的环境也可能存在于大片的海洋中。最近在“ 地球物理研究快报”上发表的一项研究表明，她发现了良好行驶的航道之间的联系，这些航道将包含丰富的废气，包括超细气溶胶，以及雷击的增加。“这种机制可能在那里发挥作用，”她说。

西雅图华盛顿大学的大气科学家乔尔桑顿(Joel Thornton)领导了关于运输废气的研究，他说超细颗粒可能在这种情况下发挥作用。“这篇论文的作用是增加了需要对大气超细颗粒的来源和命运进行更深入，更准确的理解的风险，”桑顿说。

德国莱比锡大学的气象学家Johannes Quaas没有参与这两项研究，他对此表示赞同。“这是一个非常有趣的假设。”

但Quaas补充说，新研究中描述的观察结果并未明确证明超细气溶胶单独驱动上升气流。天气条件可能每天都显得高度一致，但这种系统仍然非常混乱。他指出，从风到温度到地表如何与入射的太阳辐射相互作用的一切都可能是变化的。“实际上，不只是气溶胶会发生变化。”

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