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美国宇航局卫星展示了云对北极海冰变化的反应

生态 焦点资讯 2021-09-26 阅读 1580

云是预测北极未来变暖程度和速度的最大通配符之一。根据一年中的时间和它们形成和存在的不断变化的环境,云层既可以加热也可以冷却它们下面的表面。

几十年来,科学家们一直认为北极海冰覆盖层的减少会导致在海洋表面附近形成更多的云层。现在,美国宇航局的最新研究表明,通过海冰上一个称为波利尼娅(polynya)的大洞释放热量和水分,暴露在外的海洋助长了更多云层的形成,这些云层在大气中捕获热量,阻碍了新海冰的再冻结。

这一发现来自于对格陵兰岛和加拿大之间的巴芬湾北部一段称为“北水波利尼娅”的区域的研究。这项研究是最早利用卫星上的主动传感器探测波利尼娅星云和云层之间相互作用的研究之一,这使得科学家能够在大气中的低层和高层垂直分析云层。

领导这项研究的美国宇航局兰利研究中心(位于弗吉尼亚州汉普顿)的大气科学家艾米丽·门罗解释说,这种方法使科学家能够更准确地发现波利尼娅岛及其周围海冰表面附近的云形成是如何变化的。

门罗说:“我们不需要依靠模型输出和气象再分析来检验我们的假设,我们能够从波利尼娅附近地区获取近瞬时的卫星扫描数据。”。“由于每次扫描都是在大约10秒的时间尺度上收集的,因此波利尼娅冰层和附近的冰层更有可能经历相同的大规模天气条件,因此我们可以更准确地挑出冰面到水面的变化对上覆云层的影响。”

马里兰绿带美国宇航局戈达德航天飞行中心的海冰科学家莱内特·博伊斯维特(Linette Boisvert)解释说,海冰就像一壶沸水上的盖子,她是这项研究的一部分。当盖子被取下时,热量和蒸汽逸出到空气中。

博伊斯维特说:“我们正从海洋中获得更多的热量和水分进入大气层,因为海冰就像相对温暖的海洋表面和上面寒冷干燥的大气层之间的一个盖子或屏障。”。“大气的变暖和湿润减缓了海冰的垂直生长,这意味着海冰不会那么厚,因此在夏季更容易融化。”

与北极和南极的其他波利尼娅一样,当特定的风向持续吹向并在冰上撕裂洞时,就会形成北水波利尼娅。这些风模式只存在于冬季,这些洞反复打开和关闭,交替暴露和隔离海洋。

这一新的发现发生在北极海冰在2021年温暖的几个月里逐渐减少之后,似乎已经达到其年度最低程度的时候。他们强调了海冰如何影响一个在调节全球变暖速度、海平面上升和其他人为气候变化影响方面起着不可或缺作用的地区。

海冰不会直接升高全球海平面。就像饮料中的冰块一样,融化的海冰不会直接增加海洋中的水量。尽管如此,北极海冰面积的缩小可能会使相对温暖的海水暴露在该地区的沿海冰原和冰川中,导致更多的融化,从而为海洋提供淡水,并导致海平面上升。

新的研究表明,波利尼娅上空的低云比被海冰覆盖的邻近地区的云释放出更多的能量或热量。这些低云含有更多的液态水,比附近海冰上的云高出近四倍。在研究期间,每次polynya再冻结后,云层覆盖和云层下热量的增加持续了大约一周。

博伊斯维特说:“仅仅因为海冰发生了变化,波利尼娅河也关闭了,这并不意味着情况马上就会恢复正常。”。“即使水分来源基本上消失了,额外的云层和增加的云层对地表的辐射效应在【波利尼娅冰封】后仍会持续一段时间。”

美国宇航局兰利分校的气候科学家帕特里克·泰勒(Patrick Taylor)也参与了这项研究,他说,研究结果还表明,云层对波利尼娅洞的反应延长了洞保持开放的时间。

泰勒说:“它们可以形成更厚的覆盖层,并增加向表面散发的热量。”。“散发的热量有助于使北水波利尼娅的表面保持一点温暖,并有助于延长事件本身。”

大规模的气象过程往往使北极变暖的研究变得困难。然而,在同一地区海冰的重复开口创造了一个自然实验室来研究云之间的反馈以及海冰和玻利尼亚之间的交替。

Taylor说:“我们可以比较海冰和开阔水域,以及这两种表面类型上的云层,使我们不必担心之前研究中出现的大气条件的巨大变化。”。“如果波里尼亚海冰在几天内消失的事件没有云的响应,你就不会期望其他任何地方会有响应。波里尼亚海冰的开启是一个非常强烈、明显的强迫。”

该团队计划将他们的研究提升到一个新的水平,并测试在海冰和公海交汇的其他地区是否可以观察到类似的云效应。

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