为什么这里有地球上最干净的空气？

当我们说“干净的空气”时，实际上是指气溶胶（即空气中悬浮的细小固体颗粒或液滴）含量低的空气。众所周知，南大洋拥有地球上最干净的空气，尤其是在冬季的时候。

为什么南大洋上空的空气是最干净的？一个重要原因是，与其他地方相比，这里基本上没有什么人为排放，工业化学品的使用和化石燃料的燃烧都很少。但是，除了工业来源之外，来自大自然的细颗粒物，比如海水中的盐或风吹起的灰尘，也会产生气溶胶。所以，长期以来，导致南大洋拥有如此干净的空气的确切原因一直成谜。

现在，在一项新的研究中，研究人员发现云和雨在清洁大气方面起着至关重要的作用。

用卫星捕捉“蜂窝图样”

南大洋上空的气溶胶水平受一系列因素的影响，比如科学家们已经知道，盐雾的数量和浮游植物（空气中硫酸盐颗粒的来源）的季节性生长变化都会改变空气中的气溶胶含量。冬季产生的硫酸盐较少，也是南大洋上空的空气最为纯净的时候。

但这并不是故事的全部。南大洋也是地球上云最多的地方，这会导致那里经历短暂的、零星的阵雨，这是其他地方所没有的。因此，在新的研究中，研究人员想要了解，云和雨在净化空气中起到了什么作用。但是，一直以来，了解这些过程的一个最大的障碍就是，缺乏与这片区域有关的云、降雨和气溶胶的高质量观测数据。

现在，在新一代卫星的帮助下，科学家能够以前所未有的细节，研究云的图像。在新研究中，研究人员开发了一个计算机程序来识别覆盖了南大洋上空大片区域的不同云层图样，他们着重在云场中寻找独特的蜂窝状图样。这些蜂窝单元很大，直径约为40-60千米，足以让研究人员利用卫星图像对它们加以研究。

之所以尤为关注云场中这些蜂窝状的图样，是因为它们在调节气候方面起到了重要作用。当这些蜂窝单元充满了云，或者说是“封闭的”中尺度细胞对流（MCC）时，它就会变得更白更亮，将更多的阳光反射回太空。因此，这样的云能帮助地球保持凉爽。反之，当这些蜂窝单元是空的，或者说是“开放的”MCC时，更多的阳光就会进入。

来地球同步卫星拍摄的真彩色影像，显示了南大洋上空的封闭和开放蜂窝状MCC（中尺度细胞对流）云的例子。（图/Tahereh Alinejadtabrizi / npj Climate and Atmospheric Science）

此外，这些蜂窝单元是开放的还是封闭的，与它们能产生的降雨量息息相关。这些错综复杂的因素，造成了目前地球气候模型中出现的一些错误，因为它们并没有被恰当地包括在模型之内。

洗去气溶胶

在新的研究中，研究人员将卫星观测到的蜂窝状云图样，与大气气体监测站观测到的气溶胶测量结果，以及气象局对降雨的观测结果进行了比较。

位于澳大利亚塔斯马尼亚州西北角的著名大气气体监测站，其目标是获得更高分辨率的云、雨和阳光数据。（图/CSIRO）

数据结果表明，空气最干净的日子，与存在开放的蜂窝单元有关。研究人员认为，这是因为这样的云能产生零星但强烈的阵雨，可以有效地“洗去”空气中的气溶胶颗粒。

而且有违直觉的是，与充满了云的、蓬松的、白色的封闭蜂窝单元相比，开放的蜂窝单元中含有更多的水分，能产生更多的降雨。数据显示，开放的蜂窝单元所产生的雨量是封闭的六倍。

因此，研究人员得出了一个令人惊讶的发现：当空气中的云更少时，实际上却引发了能最有效地将气溶胶洗去的阵雨；而当蜂窝单元中充满了云时，虽然看起来云层密布，但效果更差。

此外，他们还发现，空的蜂窝单元在空气最干净的冬季更为常见。经分析，研究人员认为这是由于大尺度的天气系统控制着云场的图样。当不受控的风暴穿过南大洋时，它们产生了这些开放和封闭的蜂窝单元。

新鲜空气和更好的气候模型

这些结果为解开南大洋拥有最干净的空气之谜增添了新的线索。总的来说，这项研究首次发现了能为净化南大洋上空的空气能起到真正作用的因素。研究结果表明，降雨是关键，尤其是来自这些清澈、开放的蜂窝状云的降雨。

另外，研究人员表示这样的蜂窝状图样也存在于冬季的北大西洋和北太平洋上空。因此，这项工作也将有助于解释这些云是如何清除这些地区的气溶胶的。这些发现对于改进气候模型、实现更准确的天气预测，都大有益处。

#创作团队：

编译：小雨

排版：雯雯

#参考来源：

https://theconversation.com/the-southern-ocean-has-the-cleanest-air-on-earth-we-have-just-discovered-why-226811

#图片来源：

封面图&首图：henrique setim / Unsplash