粒子|火越旺,云越多,烧山的火造就天上的云?看似无关,实则联系紧密

2018 年 6 月到 11 月 , 美国加尼福利亚州的山火断断续续地烧了小半年 , 到入冬方才算彻底平息 。 这次山火造成 35 亿美元的经济损失 , 直接导致 104 人死亡 , 数万人被迫逃离家园 。
2020年加州再燃大火 , 焚烧面积再超从前 , 又创记录 。
澳洲大火从2019年7月烧到2020年2月 , 共烧了210多天一共产生了4.34亿吨的二氧化碳 。 1000万公顷的土地和植被遭破坏 , 近30亿动物受影响 , 超过10亿只动物死于山火 , 部分物种甚至濒临灭绝 。
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遇到山火蔓延 , 我们必然期待天空能聚集云层 , 来一场大雨削减火势 。
然而 , 大自然以神秘的方式运作 , 研究人员开始寻找山林野火与云的构成之间的联系 。
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暖云
即使是最干净的空气 , 也包含气溶胶颗粒(悬浮在空气中的固体或液体颗粒) 。 非气态的物质表面能帮助水从蒸气转变为液体 , 此过程称为冷凝 。 这些粒子中的一些被称为云凝结核或冰核 。
云凝结核或CCN也称云种子 , 是通常为0.2 μm的小颗粒 , 是水蒸气在其上凝结的云滴大小的1/100。 随着空气冷却 , 其相对湿度将上升到100%或更高 , 并且水蒸气分子将结合或凝结在悬浮在大气中的颗粒上 。 冷凝将优先发生在含有水溶性(吸湿)材料的颗粒上 。
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在大气中 , 云凝结核常以微小固体或液体颗粒的形式出现 。 当不存在任何云凝结核时 , 水蒸气若想凝结成液滴 , 需要其在约-13°C下过冷5-6小时 。
大气中云凝结核数量的增加有望改变云的特征 。 例如 , 已经观察到船舶的排放物导致其上方的海洋地层云中的液滴数量增加 。 如果云中存在恒定量的液态水 , 则平均液滴尺寸会更小 。 较高的较小液滴浓度会反射更多的阳光 , 因此 , 如果污染引起的粒子在足够大的范围内改变了云层 , 则会影响气候 。
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冷云
云滴甚至可以在低至-40°C的较低温度下以液态形式存在 , 被称为云滴的“过冷” 。 只有在低于-40°C的温度下 , 才能使很小的液滴变得容易冻结 。 但在-40至0°C的中间温度上 , 称为冰核的粒子可以轻易引发冰晶的冻结 。
冰核也被称为冰成核粒子(INP) , 是其充当颗粒核用于在大气形成冰晶体 。 浅云中冰核颗粒的浓度是云气候反馈的关键因素 。 它们在使云层带电并引起闪电的过程中起重要作用 , 而且冰核比云凝结核要稀少得多 。
现有研究发现 , 森林野火增加了空气中冰核的浓度 , 加速了云的生成 。
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由于野火会产生大量的颗粒物 , 因此它们可能会极大地影响本地云的生成 。 在美国西部的2018年野火季节期间 , 研究人员对烟羽中采样的冰粒子进行了分析 。 他们的结果表明 , 与正常空气相比 , 烟羽中的冰粒子数量增加了2个数量级 。 但是 , 颗粒的具体类型及其增长的确切程度在很大程度上取决于给定火的条件(例如 , 燃烧的位置和植被) , 甚至取决于火的温度 。 但是 , 对于所有样品 , 冰粒子均以有机材料为主 。
电子显微镜还显示 , 在某些条件下 , 微小的球形焦油球占冰粒子总数的四分之一左右 。 研究人员认为 , 这些焦油球对源自野火的冰粒子的总体贡献可能还取决于燃料和火种 , 这是“一个悬而未决的问题” 。
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除此之外 , 许多不同类型的大气颗粒物都可以充当天然的冰核 , 包括由沙漠尘埃 , 煤烟 , 有机物 , 细菌(例如丁香假单胞菌) , 花粉 , 真菌孢子和火山灰组成的那些 。
但是关于这些粒子的空间分布 , 它们通过冰云形成对全球气候的总体重要性以及人类活动是否在改变这些影响方面发挥了多少作用依旧知之甚少 。
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总结
于自然界而言 , 山火能促进云的形成 , 增加降雨 , 滋养下一代生物 , 同时也加快了碳循环的速度 。 总体而言 , 山火对地球是件好事 , 但对于人类而言就是一场灾难了 。
我们所谓的“保护自然环境” , 真实的意思应该是“保护对人类有利的自然环境” , 但是我们似乎连这也没做好 。
【粒子|火越旺,云越多,烧山的火造就天上的云?看似无关,实则联系紧密】地球上面的物种换了一代又一代 , 地球才懒得在乎人呢!


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