发现气溶胶在高海拔地区快速形成和生长的新途径

气溶胶粒子可以以一种意想不到的方式在地球对流层上层形成和生长，CLOUD 合作在今天发表在《自然》杂志上的一篇论文中报道。新机制可能代表了对流层上层区域中云和冰种子颗粒的主要来源，在这些区域中氨可以有效地垂直传输，例如亚洲季风区域。

众所周知，气溶胶颗粒通常通过将阳光反射回太空并使云层更具反射性来冷却气候。然而，新的气溶胶颗粒是如何在大气中形成的，人们仍然知之甚少。

“新形成的气溶胶颗粒在整个对流层上层无处不在，但驱动这些颗粒形成的蒸汽和机制尚不清楚，”CLOUD 发言人 Jasper Kirkby 解释说。“通过在欧洲核子研究中心云室在对流层上层寒冷条件下进行的实验，我们发现了一种涉及新型蒸汽混合物的极快速粒子形成和生长的新机制。”

CLOUD 团队在腔室中使用大气浓度的硫酸、硝酸和氨蒸气的混合物，发现这三种化合物协同形成新粒子的速率远快于其中两种化合物的任何组合的速率。CLOUD 研究人员发现，这三种蒸汽共同形成新粒子的速度比硫酸 - 氨混合物快 10 到 1000 倍，根据之前的 CLOUD 测量，硫酸 - 氨混合物以前被认为是对流层上层粒子的主要来源。一旦三组分颗粒形成，它们可以从硝酸和氨的单独冷凝迅速增长到它们形成云的大小。

此外，CLOUD 测量结果表明，这些颗粒在播种冰晶方面非常有效，与沙漠尘埃颗粒相媲美，后者被认为是大气中最广泛和最有效的冰种子。当过冷的云滴结冰时，产生的冰粒会以附近任何未冻结的液滴为代价而生长，因此冰对云的微观物理性质和降水有重大影响。

CLOUD 研究人员继续将他们的测量结果输入到全球气溶胶模型中，其中包括深对流云对氨的垂直传输。模型表明，虽然这些粒子在对流层上层富含氨的区域(例如亚洲季风区)局部形成，但它们通过亚热带急流在短短三天内从亚洲传播到北美，可能会影响地球气候洲际尺度。

“我们的结果将提高全球气候模型在解释对流层上层气溶胶形成和预测未来气候将如何变化方面的可靠性，”柯克比说。“CLOUD 再次发现人为氨对大气气溶胶颗粒有重大影响，我们的研究正在为未来的空气污染法规政策提供信息。”

前工业时代的硫酸、硝酸和氨的大气浓度比现在低得多，并且在未来的空气污染控制下，每种浓度都可能遵循不同的浓度轨迹。对流层上层的氨来自牲畜和肥料排放——目前这些排放不受管制——并以对流云滴的形式被带到高空，在冻结时释放出氨。

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