新的研究发现,北冰洋的洋流和风暴将海藻中的细菌转移到大气中,其中的颗粒有助于形成云。根据AGU杂志《地球物理研究快报》的最新研究,这些生物来源的颗粒可能会影响世界各地的天气模式。
悬浮在空气中的颗粒被称为气溶胶,它们有时会加速云中冰晶的形成,并影响天气气候和天气模式。这种冰核颗粒包括灰尘、烟雾、花粉、真菌和细菌。以前的研究表明,海洋细菌正在北极播云,但它们如何从海洋到达云层是一个谜。
在这项新的研究中,研究人员在白令海峡收集了水和空气样本,并测试了样本中生物冰核颗粒的存在。通常在海底附近发现的细菌存在于海洋表面上方的空气中,这表明洋流和混沌有助于细菌在空气中传播。根据这项新的研究,洋流和天气系统将由藻类繁殖的细菌带到海洋表面的海水中,这有助于在大气中种植云。
“这些特殊类型的气溶胶实际上可以是‘种子’云,类似于种子如何生长植物。科罗拉多州立大学的大气科学家Jessie Creamean说:“其中一些种子非常有效地形成了云冰晶。这项新研究的主要作者。知道如何播云可以帮助科学家了解北极的天气模式。
云中纯净的水滴在零下40摄氏度(零下40华氏度)左右才会结冰。它们在冰点以下过冷,但仍然是液体。气溶胶将过冷云中的基本冻结温度提高到零下5摄氏度(23华氏度),为水提供结晶表面,并产生混合有过冷水滴和冰晶的云。混合云是地球上最常见的云类型,最适合产生雨雪。
像藻类中发现的细菌一样,云种子可以产生更多的云和不同数量的冰和水。云的增加会影响大气中的热量,进而影响气候。云的成分可以影响北极的水循环,改变降雨和降雪的数量。这项新研究的作者说,增加云的数量和改变北极云的组成也会影响北方的天气系统,并可能影响全球天气趋势。
这张图片显示了云种子如何与浮游植物花朵和天气事件相互作用,并最终上升到大气中。图片来源:Creamean等人/地球物理研究快报/Agu。如果没有冰核粒子,云降水就不太可能发生,德国莱比锡莱布尼茨对流层研究所的大气科学家黑克韦克斯(Heike Wex)与这项新研究无关。从海洋到大气
为了了解生物“云种子”是如何从海洋深处传播到大气中的,Creamean和她的同事们从水面以下8米(26英尺)的地方收集了样本,并在藻类繁殖期间从海峡上方约20米(66英尺)的白令水面收集了空气样本。
藻类增殖是许多海洋动物,包括一些细菌所食用的光合植物样微生物的大量增加。研究人员发现,已知的细菌会在白令海峡的浮游植物底部种植云,但不会在周围的空气中种植云。科学家发现,同样的细菌在西北约250公里(155.3英里)处开花,这表明强大的水流将细菌运送到了一个新的地方。细菌也存在于水面上方的空气中。
风暴将海洋深处的细菌带到表面,并将细菌“云种子”以水滴的形式输送到空气中。
“存在于海洋底部的是处理地表水的方法,”Creamean说。因为科学家们只能从20多米(66英尺)的地方取样,所以他们仍然不知道冰核颗粒是如何上升到云层高度的。平均高度从离地面1.9公里(1.2英里)开始。极地地区正在经历的气候变化正在迅速升温。作者表示,北极加速变暖可能会导致更多的藻类爆发和更多种类的细菌播种,这将进一步影响其天气系统。
“这是关于这些云如何在北极形成并可能影响世界各地天气模式的难题之一,”Creamean说。