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关于气溶胶如何增加雷暴云中大气对流的新构想

Peer-Reviewed Publication

American Association for the Advancement of Science (AAAS)

一项新的研究发现,包括源于人类活动的、高至云层的空气污染物在内的大气气溶胶可通过令周围空气更加潮湿而增加暴风云的气流上升速度。这些结果提供了一种新的、可解释广泛观察到的但对其却知之甚少的大气现象的发生机制,它们为预测雷暴强度的增加(尤其是在热带高气溶胶地区)提供了物理基础。全球范围内的观察都凸显了气溶胶对天气的影响,包括它们在深对流云(如那些在雷暴期间形成的对流云)中增强对流的能力,从而导致规模更大及更为严重的暴风雨。先前的研究提出了气溶胶浓度可能影响对流强度的两种机制—它们都涉及潜热随着云内水分凝结(“暖相”)或冻结(“冷相”)成空中游离微粒而释放至大气。然而,在气溶胶与对流增加之间的联系仍不清楚;它代表的是理解当前和未来恶劣天气风险的一个主要障碍——这是在人类活动已成为大气气溶胶重要来源时的一个特别突出的问题。为应对这个问题,Tristan Abbot和Timothy Cronin用大气建模系统(SAM)(一种可以模拟详细成云过程的大气模型)来研究云-气溶胶的相互作用。虽然结果显示,高分辨率模拟可以重现所观察到的气溶胶与对流之间的联系,但Abbott和Cronin发现,以前提出的两种机制都不能完全解释这种强化现象。作者提供了第三种可能性:高浓度的气溶胶会通过产生更多的云(因而能更多地将凝结水混入周围空气)而增加环境湿度。由于潮湿的空气有利于上升气流增强,因此大气对流会加剧,从而产生更活跃的雷暴。

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