微小气溶胶颗粒可以改变云的行为,但科学家始终不确定它们是否会让热带风暴云变更强,一个关键机制称为“凝结核气胶对流增强”,先决条件是对流云达到过饱和状态。一篇新研究证实热带对流云可达到比之前测量更高的过饱和条件,从而支持凝结核气胶对流增强机制、加剧热带云层。
大气飘浮著大量微小气溶胶粒子(aerosol),它们是形成云滴的核心“种子”──水蒸气需附著在这些粒子上才能凝结成云滴。
科学家也长期争论一个问题:气溶胶除了协助生成云滴,能不能让热带深层对流云(积雨云、雷雨云)变得更强?
凝结核气胶对流增强机制(CondensationalAerosolConvectiveInvigoration)提出,当云中水蒸气达到高度过饱和(supersaturation)状态,此时会有更多气溶胶粒子加入形成大量额外云滴,凝结现象加剧释放更多潜热,云内上升气流变强,最终使带来降雨闪电的对流云层变更强。
过去科学家找不太到该机制所需的云层高度过饱和先决状态,使理论一直缺乏直接证据支持,但新研究表明问题出在选错观测对象。
研究人员解释,过去研究通常观测污染严重的云(云滴多、表面积大,水蒸气会快速凝结,过饱和度自然低)、浅层暖云(对流不够强)、云的较低区域(降雨和云滴碰撞合并会消耗过饱和度),就像想研究海浪有多高,却一直缩在港口测量──当然什么都量不到。
团队重新检视NASACAMP2Ex实验观测结果,发现菲律宾附近热带海洋上空深层对流云的过饱和度随海拔高度上升,在-5℃时达到约10%──远高于过去任何类似观测记录。
另一项ESCAPE计划独立观测结果进一步证实深对流云上升气流区存在罕见但极端的准稳态过饱和度,达到约11%。
该研究本身虽然未直接证明气溶胶使热带云层变更强,但确认了让这个机制运作的先决条件确实存在,研究人员将此高过饱和状态比喻为“燃料”:燃料已备齐,下一步就能测试“点火”(加入气溶胶)是否可增强云层。