科学家揭示工厂污染如何导致降雪

工厂污染正在改变天气,但并不是你想象的那样。《科学》杂志的一篇新论文称,工业工厂排放的微小气溶胶污染颗粒会引发大气中结冰,增加附近的降雪量。我们早就知道,人为气溶胶通过引发更多云滴的形成使云层更亮,但新的研究表明,气溶胶污染也可能在32华氏度以下的温度下引发云滴冻结成冰,这一过程被称为冰川作用。研究人员在论文中写道:

“我们发现了冰川事件,在这些事件中,过冷液相云在人为气溶胶热点附近转化为冰云,如冶金和水泥工业、燃煤发电厂和炼油厂,在五种情况下,在核电站的下风处。”。工厂空气污染由一系列工业过程的副产品污染物组成。主要污染物通常包括微小颗粒物(PM10和PM2.5)、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、挥发性有机化合物、重金属、二氧化碳和甲烷。

在这篇论文中,研究人员描述了他们如何使用卫星观测来分析北美、欧洲和亚洲工业热点附近的冰云存在,并将这些数据与当地的降雪水平相结合。当云形成时,如果温度高于冰点,水蒸气会在微小颗粒(云凝结核)周围凝结成液滴。云层中的水滴可以在低至-32.8华氏度的温度下保持液态,这被称为过冷。云中的冰核颗粒(INP)——通常是灰尘或花粉——使水蒸气凝结在小颗粒上并冻结,形成雪。

研究人员认为,工厂污染颗粒可以作为INP,引发冰的形成,从而增加工厂附近的降雪。研究人员发现,在67个排放气溶胶的工业场所的下风处,过冷云层中存在冰的形成——冰川作用。研究人员在论文中写道:“与附近的液态水云相比,受冰川影响地区的短波反射率降低了14%,长波辐射增加了4%。云量减少了8%,云光学厚度减少了18%。此外,冰川引起的每日降雪量达到了15毫米。”。他们说:

“工业气溶胶热点下风向的冰川化事件表明,人为气溶胶可能是冰核颗粒。”。他们还发现了核电站下风处的冰川作用,核电站不会释放气溶胶,这表明气溶胶排放以外的因素可能会影响冰的形成。研究人员写道:“然而,核电站产生的浮力羽流也可能使附近的气溶胶成为INP。”。“需要进一步的研究来量化人为气溶胶作为INP的能力,量化它们对云的影响,并澄清人为INP是否影响地球气候。”

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