地球上最干凈空氣的奧秘終于可以解釋了

南大洋以擁有地球上最干凈的空氣.但直到現在，確切的原因仍然是個謎。

它不僅僅是一個缺乏人類活動.是的，那里使用工業化學品和燃燒化石燃料的人越來越少。但也有細顆粒的天然來源，例如海浪中的鹽分或被風吹起的灰塵。

無論來源如何，懸浮在空氣中的細小固體顆粒或液滴都被稱為“氣溶膠”。我們認為清潔空氣的氣溶膠含量較低，不區分自然或工業來源。

我們最近的研究發現的云和雨在清潔大氣方面起著至關重要的作用。

了解云和雨的作用

南大洋的氣溶膠水平受到一系列因素的影響。這些因素包括鹽霧量和稱為浮游植物的微小植物狀生物生長的季節性變化，浮游植物是空氣中硫酸鹽顆粒的來源。

少硫酸鹽在冬季產生，這是南大洋上空空氣最原始的時候。

但這還不是全部。南大洋也是地球上云量最多的地方。它經歷了短暫的、零星的陣雨，這是其他地方所沒有的。我們想了解云和雨在凈化空氣中的作用。

了解這些過程的最大障礙一直是在這個觀測不足的地區缺乏對云、降雨和氣溶膠的高質量觀測。

值得慶幸的是，新一代衛星使我們能夠以前所未有的細節研究云的圖像。我們開發了一個計算機程序來識別南大洋廣大地區的不同云模式。

特別是，我們一直在云場中尋找獨特的蜂窩狀圖案。這些蜂窩狀云非常有趣，因為它們在調節氣候方面發揮著重要作用。

當蜂窩細胞充滿云或“關閉”時，它會更白、更亮，將更多的陽光反射回太空。因此，這些云有助于保持地球涼爽。

另一方面，空的或“打開的”蜂窩細胞可以讓更多的陽光照射進來。

這些錯綜復雜的問題仍然是一個地球氣候建模的誤差來源因為它們沒有被正確地包括在內。正確平衡開放和封閉單元很重要，否則結果可能會相差甚遠。

蜂窩細胞是打開還是關閉也與它們可以產生的降雨量有關。

這些細胞足夠大，可以從太空中看到，直徑約為40-60公里。因此，我們可以使用衛星圖像來研究它們。

鑒于本月推出的Kennaook/Cape Grim的云和降水實驗在塔斯馬尼亞。它旨在獲得有關云、雨和陽光的更高分辨率數據。

從天空中清除氣溶膠

我們將蜂窩狀云的模式與Kennaook / Cape Grim天文臺的氣溶膠測量值以及氣象局從附近雨量計的降雨量觀測值進行了比較。

我們的結果表明，空氣最清潔的日子與開放蜂窩云的存在有關。我們認為這是因為這些云會產生零星但強烈的陣雨，這些陣雨似乎將氣溶膠顆粒從空氣中“沖走”。

這有點違反直覺，但事實證明，與充滿云的蓬松白色封閉細胞相比，開放的細胞含有更多的水分并產生更多的雨水。我們發現開放的蜂窩云產生的降雨量是封閉云的六倍。

因此，衛星看起來不那么多云的天氣實際上觸發了最有效的陣雨來沖走氣溶膠。而填充或封閉的蜂窩圖案看起來更渾濁，效果較差。這是我們研究結果中更令人驚訝的方面之一。

我們發現空蜂窩在空氣最干凈的冬季更為常見。

我們還想知道是什么讓云場看起來像現在這樣。我們的分析表明，大規模天氣系統控制著云場的模式。當肆無忌憚的風暴橫掃南大洋時，它們會產生這些開放和封閉的細胞。

新鮮空氣和更好的氣候模型

我們的研究為為什么南大洋擁有世界上最清潔的空氣的謎題增添了新的一環。降雨是關鍵，尤其是來自這些清晰、開放的蜂窩狀細胞型云的降雨。我們是第一個發現他們真正負責清理所有流經南大洋的空氣的人。

這些蜂窩狀圖案在冬季也出現在北大西洋和北太平洋地區。因此，我們的工作也將有助于解釋這些云如何去除這些地方的氣溶膠，包括灰塵和污染。我們的研究結果將有助于改進氣候模型，實現更準確的預測。

雨水將氣溶膠從天空中沖刷出來，就像洗衣機清洗衣服一樣。

冷鋒通過后，空氣是干凈的。如果你在澳大利亞的南海岸過冬，你可以呼吸到這種新鮮空氣從南大洋吹來的好處。

我們要感謝CSIRO、ANSTO和氣象局對這項研究的寶貴貢獻。

Tahereh Alinejadtabrizi，博士生，莫納什大學;史蒂文·西姆斯，云微物理學教授，莫納什大學和黃毅，氣候科學高級講師，墨爾本大學

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