新研究发现,从海洋中排放的超1/3 DMS并不能帮助形成新云层

据外媒报道,站在海边,大口大口地闻着盐雾,你会闻到刺鼻的海腥味。而那种成熟的、像是腐烂的气味,则是硫磺。据悉,海洋浮游生物每年向空气中输出超2000万吨的硫磺,主要是以二甲基硫醚(DMS)的形式。在空气中,这种化学物质可以转化为硫酸,然后它通过为水滴的形成提供一个场所来帮助产生云。

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在世界海洋的范围内,这个过程影响到整个气候。

但来自威斯康星大学麦迪逊分校、美国国家海洋和大气管理局(NOAA)和其他机构的新研究显示,从海洋中排放的超过1/3的DMS永远无法帮助新的云层形成,因为它被云层本身所吸收。这些新发现大大改变了人们对海洋生物如何影响云层的普遍认识,并可能改变科学家预测云层形成如何响应海洋变化的方式。

通过将阳光反射回太空和控制降雨,云在全球气候中发挥着重要作用。准确地预测它们对于理解气候变化的影响至关重要。

“事实证明,这个关于云层形成的故事确实不完整,”华盛顿大学麦迪逊分校的化学教授、论文新报告的资深作者Tim Bertram说道,“在过去的三四年里,我们一直在质疑这个故事的一部分,通过实验室实验和大规模的现场实验。现在我们可以更好地将海洋排放的东西和你如何形成这些鼓励云层形成的微粒之间的联系起来。

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通过跟其他13个机构的合作者一起,华盛顿大学麦迪逊分校的研究生Gordon Novak构建了于2021年10月11日发表在《Proceedings of the National Academy of Science》上的分析报告。

几年前,由NOAA的Patrick Veres领导的这组研究人员发现,在变成硫酸的过程中,DMS首先会变成一种被称为HPMTF的分子,而这种分子之前从未被确认过。在这项新的研究中,该团队使用NASA拥有的满载仪器的飞机,然后在云层内和晴朗的天空下捕捉这些化学物质的详细测量结果。

“这是一架巨大的DC-8飞机。它是一个飞行实验室,”Bertram介绍道,“基本上所有的座位都被拆除了,非常精确的化学仪器被放了进去,这使得研究小组能在非常低的浓度下测量大气中的排放分子和所有的化学中间物。”

研究小组从飞行数据中发现,HPMTF很容易溶解到现有云层的水滴中,这就从云层成核过程中永久地消除了硫磺。在无云地区,更多的HPMTF幸存下来进而成为能帮助形成新云层的硫磺。

在佛罗里达州立大学的合作者的领导下,该团队在一个大型的全球海洋大气化学模型中对这些新的测量结果进行了说明。他们发现,来自DMS的36%的硫是以这种方式流失到云中的。另外15%的硫是通过其他过程流失的,所以结果是,海洋浮游生物作为DMS释放的硫中只有不到一半可以帮助形成云。

“这种对云的硫的损失降低了小颗粒的形成率,所以它降低了云核本身的形成率,”Bertram说道,“对云的亮度和其他特性的影响将不得不在未来进行探索。”

直到最近,研究人员仍在很大程度上忽略了云层对海洋上空化学过程的影响,部分原因是很难从云层中获得良好的数据。但新研究显示,正确的仪器拥有获得这些数据的能力,而且云层可以发挥重要的作用,甚至影响到产生云层的过程本身。

Bertram说道:“这项工作确实重新打开了海洋化学的这个领域。”

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