更好地了解气溶胶及其在北极放大变暖背后的原因

示意图显示北极极夜气候相关的气溶胶过程。缩写代表：INP-冰核颗粒，IR-红外。红色箭头表示长波辐射。

很明显，温室气体排放量的增加是全球变暖的主要驱动力。但是在地区层面上，其他几个因素也在起作用。在北极尤其如此，北极是北极附近一个巨大的海洋区域，其变暖速度比地球其他地方快两到三倍。北极冰盖融化的结果之一是反照率的降低，这是表面反射一定量太阳辐射的能力。冰川，雪和云等地球明亮的表面具有高反射率。随着雪和冰的减少，反照率减少，并且更多的辐射被地球吸收，从而导致近地表温度升高。

科学家需要特别关注的另一个区域性但更为复杂的因素涉及云与气溶胶如何相互作用。气溶胶是悬浮在空气中的微小颗粒。它们的大小和成分范围很广，可以自然发生-例如来自海浪，海洋微生物排放物或森林大火（例如在西伯利亚）-或由人类活动产生，例如由化石燃料或农业燃烧产生。没有气溶胶，云就不会形成，因为它们是水分子在其上形成液滴的表面。由于这一作用，更具体地说是由于它们如何影响到达地球表面的太阳辐射量以及离开地球的地面辐射，气雾剂尤其是调节气候和北极气候的重要元素。

“很多问号”

EPFL极端环境研究实验室负责人Julia Schmale在2021年2月8日发表在自然气候变化上的论文中，提醒科学界需要更好地了解与气溶胶相关的过程。Schmale说：“人们非常了解反照率如何受冰的影响，例如，已经确定了最大值和最小值。”“但是当涉及到气雾剂时，有许多变量需要考虑：它们会反射或吸收光，它们会形成云，它们是自然的还是人为的，会停留在本地还是长途旅行等等。”那里有很多问号，我们需要找到答案。她与两位合著者共同撰写了这篇论文：来自斯德哥尔摩大学博林气候研究中心的Paul Zieger和Annica M. L. Ekman。

Schmale已对北极进行了多次研究考察，最近一次是在2020年初对德国破冰船Polarstern进行了考察。她亲眼看到北极的气候在冬季往往变化最快-尽管在这24小时的黑暗时期没有反照率。科学家仍然不知道为什么。原因之一可能是冬季出现的云层正在将地球的热量反射回地面。取决于自然循环和空气中的气溶胶量，这种变化在不同程度上发生。这将使温度升至北极冰团之上，但由于气溶胶种类繁多且其反射和吸收光的能力不同，因此该过程极其复杂。“很少有人对此现象进行过观察，因为为了在冬季进行北极的研究，您必须在整个季节里挡住破冰船，科学家和研究设备，” Schmale说。

改善天气模型

尽管在北极已经进行了许多研究考察，但仍有许多工作有待探索。一种选择是收集迄今为止在北极变暖中发现的所有发现，并利用它们来改进现有的天气模型。“需要立即做出重大努力，否则我们将始终无法理解正在发生的事情。我们已经进行的观察可以用来改进我们的模型。可以获取大量信息，但是没有以正确的方式对它们进行分类以建立不同流程之间的链接。例如，我们的模型目前无法告诉我们哪种气溶胶对气候变化的影响最大，无论是局部的还是人为的。” Schmale说。

在他们的论文中，研究团队提出了三个步骤，可以采取这些步骤来更好地了解北极的气候以及气溶胶的作用。他们建议创建一个交互式的，开源的虚拟平台，该平台可以汇编迄今为止的所有北极知识。他们以国际北极大气观测系统（IASOA）计划为例； IASOA协调了北极独立天文台的活动，为北极大气研究和运行提供了一个合作的国际网络。“我们需要改善气候模型，因为北极地区发生的事情最终将扩散到其他地方。正如我们在格陵兰冰川融化和海平面上升中所看到的那样，它已经在影响北半球其他地区的气候。为了开发更好的模型，更好地了解气雾剂的作用至关重要。它们对气候和人类健康具有重大影响。” Schmale说。

参考：Julia Schmale，Paul Zieger和Annica M. L. Ekman的当前和未来北极气候中的气溶胶，2021年2月8日，自然气候变化。DOI：
10.1038 / s41558-020-00969-5