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气溶胶或令风暴云更具威力
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- 荷鲁斯快报
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一项国际联合研究为气候科学长期争论提供了关键证据。由中国、美国和以色列科学家组成的研究团队发现，热带深层对流云层中的水蒸气超饱和度远超此前观测记录，证实微小气溶胶颗粒确实具备“催化”并增强热带风暴云的潜在威力。该发现发表于最新一期学术期刊，有望提升人类对气溶胶影响暴雨、闪电和全球气候预测的物理认知。
长期以来，气候科学家一直在争论气溶胶颗粒能否让热带雷雨云更强劲。深层对流云的演变直接塑造全球降水、闪电和气候模式，而作为云滴核心的微小颗粒物会以微妙方式改变云层内部物理机制。科学界曾提出“冷凝气溶胶对流激发”理论机制，认为当云层水蒸气达到极高“超饱和”状态时，引入气溶胶会催化产生大量额外云滴，加速冷凝并释放更多潜热，最终促使对流云内部上升气流急剧增强。
然而过往航空观测大多集中在污染较重、属于浅层暖云的云层，或取样位置处于深层对流区下方，这些区域降水与云滴合并速度极快，容易削弱超饱和度积聚，因此实测数据极少捕捉到支持该理论所需的高水平准稳态超饱和度。研究团队深入分析了美国国家航空航天局2019年在菲律宾及周边热带洋面开展的“云、气溶胶和季风过程实验”飞机观测数据，利用实测上升气流速度和云滴大小分布，推算出准稳态超饱和度，这一创新方法捕捉到了空气上升产生水蒸气与冷凝成云滴之间的动态平衡。
研究结果表明，热带对流云中所能达到的超饱和度远高于以往同类观测记录。数据显示，推算出的准稳态超饱和度随高度增加而爬升，在零下5摄氏度左右、云层仍以过冷水滴为主的区域达到约10%，而在气温更低区域估计值继续上升。与此同时，另一项针对德克萨斯州和路易斯安那州沿海地带“ESCAPE”航空观测项目的平行独立研究也印证了这一结论，在深层对流上升气流中发现罕见但极端的、高达11%的准稳态超饱和度。两项独立研究共同确凿证明，在科学家预期的云层环境中确实存在极高的水蒸气超饱和度。
研究人员指出，强劲上升气流与低浓度云滴数量相结合时，往往出现最显著的超饱和现象。一旦云滴浓度增加，云滴总表面积随之扩大，通过加速冷凝降低超饱和度，这完全符合物理学规律。尽管这些观测结果还不能直接推导并证明是气溶胶增强了这些云体，但它们确立了一个极其关键的基石：真实热带对流云中确实存在冷凝气溶胶激发所需的“大气燃料”。
在如此高超饱和度环境下，若加入细微或超细气溶胶颗粒，极易凝结成新云滴并释放额外潜热。过去研究未能发现这一机制，主因是没有找对目标。若想真正揭开其奥秘，未来科学探测必须将目光对准深邃且清洁的海洋对流云，并在后续航空任务中进一步对比清洁与污染环境中热带对流云的差异，以最终提升人类对气溶胶影响暴雨、闪电和全球气候预测的物理认知。
