浙江
一項最新的國際聯合研究為長久以來關于氣候與大氣的科學爭論提供了關鍵證據。來自中國、美國和以色列的國際科學家團隊發現，熱帶深層對流云層中的水蒸氣超飽和度遠超此前人類的觀測記錄。這一發現證實了科學界此前提出的一種假設，即在大氣條件具備的前提下，微小的氣溶膠顆粒確實擁有“催化”并增強熱帶風暴云的潛在威力。
長期以來，氣候科學家們一直在爭論微小的氣溶膠顆粒究竟能否讓熱帶雷雨云變得更加強勁。深層對流云的演變直接塑造了全球的降水、閃電和氣候模式，而作為云滴核心的微小顆粒物則會以微妙的方式改變云層內部的物理機制。科學界曾提出一種名為“冷凝氣溶膠對流激發”的理論機制，該機制認為，當云層內部的水蒸氣達到極高的“超飽和”狀態（即空氣中的水蒸氣含量遠超通常平衡狀態下的含量）時，引入氣溶膠顆粒會催化產生大量額外的云滴，進而加速冷凝并釋放出更多的潛熱，最終促使對流云內部的上升氣流急劇增強。
然而在此之前，由于過往的航空觀測大多集中在污染較重、屬于淺層暖云的云層，或者取樣位置處于深層對流區下方，這些區域的降水和云滴合并速度極快，很容易削弱超飽和度的積聚，因此過去的飛機實測數據極少捕捉到支持該理論所需的高水平準穩態超飽和度。
為了破解這一謎題，研究團隊深入分析了美國國家航空航天局（NASA）2019年在菲律賓及周邊熱帶洋面開展的“云、氣溶膠和季風過程實驗”的飛機觀測數據。他們利用實測的上升氣流速度和云滴大小分布，推算出了準穩態超飽和度。這一創新方法完美捕捉到了空氣上升產生水蒸氣與水蒸氣冷凝成云滴兩者之間的動態平衡。
研究結果表明，熱帶對流云中所能達到的超飽和度遠高于以往同類觀測的記錄。數據顯示，推算出的準穩態超飽和度隨著高度的增加而爬升，在零下5攝氏度左右、云層仍以過冷水滴為主的區域達到了約10%。而在氣溫更低的區域，超飽和度估計值還在繼續上升。與此同時，另一項針對德克薩斯州和路易斯安那州沿海地帶“ESCAPE”航空觀測項目的平行獨立研究也印證了這一結論，該研究在深層對流上升氣流中同樣發現了罕見但極端的、高達11%的準穩態超飽和度。這兩項獨立研究共同確鑿地證明，在科學家預期的云層環境中，確實存在著極高的水蒸氣超飽和度。
研究人員指出，強勁的上升氣流與低濃度的云滴數量相結合時，往往會出現最顯著的超飽和現象。一旦云滴濃度增加，云滴的總表面積就會隨之擴大，從而通過加速冷凝降低超飽和度，這完全符合物理學規律。
盡管這些觀測結果目前還不能直接推導并證明是氣溶膠增強了這些云體，但它們確立了一個極其關鍵的基石：真實的熱帶對流云中確實存在冷凝氣溶膠激發所需的“大氣燃料”。在如此高超飽和度的環境下，若加入細微或超細的氣溶膠顆粒，極易凝結成新云滴并釋放額外潛熱。過去研究未能發現這一機制，主要是因為沒有找對目標。若想真正揭開這一機制的奧秘，未來的科學探測必須將目光對準深邃且清潔的海洋對流云，并在后續的航空任務中進一步對比清潔與污染環境中熱帶對流云的差異，以最終提升人類對氣溶膠影響暴雨、閃電和全球氣候預測的物理認知。
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