船舶尾气研究高估了污染云层带来的冷却作用

气候变化预报员面临的最大问题之一是大气气溶胶如何塑造云层，从而帮助地球降温。现在，一项新研究发现，一种了解气溶胶和云层如何相互作用的有希望的策略可以高估冷却能力研究人员在 1 月 29 日的报告中报告称，污染产生的云层数量最多增加了 200%。科学。

荷兰代尔夫特理工大学大气科学家 Franziska Glassmeier 表示：“总体而言，云层以及气溶胶如何与气候相互作用，是气候模型中一个很大的不确定因素。”科学家们知道，气溶胶（无论是火山等天然气溶胶，还是污染等人为气溶胶）都可以改变云层的厚度、散射阳光的能力或产生的降雨量。但这些复杂的物理效应很难模拟，因此科学家们一直在寻找现实世界的例子来研究这些效应。

再来看看船迹。大型货船在穿越海洋时喷出的废气可以形成这些明亮的云线。微小的废气颗粒充当云核：水蒸气在颗粒上凝结形成云滴，即云中的水。船迹是“我们可以看到这种因果关系的典型例子”，Glassmeier 说。“加入颗粒，你会看到云变得更亮。”更亮的云意味着它们将更多的阳光反射回太空。

这些航迹可以通过卫星看到和测量，为了解全球大规模工业污染如何改变地球云层提供了一个潜在的窗口——也许这些云层会如何影响气候。卫星对船迹的分析包括从图像中测量云层中水滴的密度，并计算云层亮度随时间的变化。

为了评估船迹在多大程度上代表了污染对云层的整体影响，Glassmeier 和她的同事将船迹云的冷却效果与模拟污染云（例如城市上空可能出现的云）进行了比较。特别是，研究人员希望模拟云的厚度和亮度（以及它们的冷却效果）如何随着时间推移而变化，这是降雨和蒸发等过程的结果。

研究小组发现，问题在于船迹并不能说明全部情况。船迹寿命很短，因为污染源总是在移动。但工业污染往往不会在短时间内发生：相反，会有颗粒物稳定地涌入大气。而这种输入差异会影响自然云层随时间的反应。

在船舶轨迹研究和工业污染模拟中，云层最初都会变亮并产生冷却效果。这是因为，在这两种情况下，大气中大量的气溶胶粒子为水蒸气提供了大量的凝结表面，形成了许多小水滴，形成了这种更明亮的云层并反射入射的辐射。

然而，格拉斯迈尔说，几个小时后，随着船只继续前行，船迹消失，污染脉冲停止。随着先前存在的自然云层恢复到其原始的无污染状态，最初短暂的冷却逐渐消退。

但模拟结果显示，在工业污染物的情况下，自然云层不会恢复到原来的状态。相反，污染物会加速云层的消亡。这是因为较小的气溶胶液滴开始比较大的自然云滴蒸发得更快。这种增加的蒸发使原来的云层变薄，允许更多的热量通过，而不是污染物从未到达。研究小组表示，这最终会对气候产生整体变暖而不是变冷的影响。

“需要考虑时间尺度效应，”Glassmeier 说道。仅依靠船舶轨迹数据来了解所有污染源会忽略这种逐渐变薄的效应。“我不会抛弃所有船舶轨迹数据；我们只需要以新的方式对其进行解释。”她说，当前的气候模型倾向于忽略这种变薄效应。

这项新研究“对于解释卫星数据中的气溶胶-云关系非常有用”，伦敦帝国理工学院大气物理学家 Edward Gryspeerdt（未参与这项研究）表示。它“表明云对气溶胶的反应不是即时的，而是随着时间的推移而演变的。”

科学家们已经意识到船迹可能不会导致降温加利福尼亚州帕萨迪纳市美国宇航局喷气推进实验室的大气科学家格雷姆·斯蒂芬斯 (Graeme Stephens) 表示。例如，斯蒂芬斯指出，他和其他人之前发现，船迹可以通过增加云层顶部的蒸发率来加速云层变薄，同时抑制降雨，从而保持云层的部分厚度。这两种相互竞争的反应使得确定云层的最终命运变得棘手。

但史蒂芬斯说，船迹可以充当“某种受控实验室”。它们“为我们提供了一种直接、具体的方式来研究气溶胶对云层的影响。”