地球上最干净空气的奥秘终于可以解释了

南大洋以拥有地球上最干净的空气.但直到现在，确切的原因仍然是个谜。

它不仅仅是一个缺乏人类活动.是的，那里使用工业化学品和燃烧化石燃料的人越来越少。但也有细颗粒的天然来源，例如海浪中的盐分或被风吹起的灰尘。

无论来源如何，悬浮在空气中的细小固体颗粒或液滴都被称为“气溶胶”。我们认为清洁空气的气溶胶含量较低，不区分自然或工业来源。

我们最近的研究发现的云和雨在清洁大气方面起着至关重要的作用。

了解云和雨的作用

南大洋的气溶胶水平受到一系列因素的影响。这些因素包括盐雾量和称为浮游植物的微小植物状生物生长的季节性变化，浮游植物是空气中硫酸盐颗粒的来源。

少硫酸盐在冬季产生，这是南大洋上空空气最原始的时候。

但这还不是全部。南大洋也是地球上云量最多的地方。它经历了短暂的、零星的阵雨，这是其他地方所没有的。我们想了解云和雨在净化空气中的作用。

了解这些过程的最大障碍一直是在这个观测不足的地区缺乏对云、降雨和气溶胶的高质量观测。

值得庆幸的是，新一代卫星使我们能够以前所未有的细节研究云的图像。我们开发了一个计算机程序来识别南大洋广大地区的不同云模式。

特别是，我们一直在云场中寻找独特的蜂窝状图案。这些蜂窝状云非常有趣，因为它们在调节气候方面发挥着重要作用。

当蜂窝细胞充满云或“关闭”时，它会更白、更亮，将更多的阳光反射回太空。因此，这些云有助于保持地球凉爽。

另一方面，空的或“打开的”蜂窝细胞可以让更多的阳光照射进来。

这些错综复杂的问题仍然是一个地球气候建模的误差来源因为它们没有被正确地包括在内。正确平衡开放和封闭单元很重要，否则结果可能会相差甚远。

蜂窝细胞是打开还是关闭也与它们可以产生的降雨量有关。

这些细胞足够大，可以从太空中看到，直径约为40-60公里。因此，我们可以使用卫星图像来研究它们。

鉴于本月推出的Kennaook/Cape Grim的云和降水实验在塔斯马尼亚。它旨在获得有关云、雨和阳光的更高分辨率数据。

从天空中清除气溶胶

我们将蜂窝状云的模式与Kennaook / Cape Grim天文台的气溶胶测量值以及气象局从附近雨量计的降雨量观测值进行了比较。

我们的结果表明，空气最清洁的日子与开放蜂窝云的存在有关。我们认为这是因为这些云会产生零星但强烈的阵雨，这些阵雨似乎将气溶胶颗粒从空气中“冲走”。

这有点违反直觉，但事实证明，与充满云的蓬松白色封闭细胞相比，开放的细胞含有更多的水分并产生更多的雨水。我们发现开放的蜂窝云产生的降雨量是封闭云的六倍。

因此，卫星看起来不那么多云的天气实际上触发了最有效的阵雨来冲走气溶胶。而填充或封闭的蜂窝图案看起来更浑浊，效果较差。这是我们研究结果中更令人惊讶的方面之一。

我们发现空蜂窝在空气最干净的冬季更为常见。

我们还想知道是什么让云场看起来像现在这样。我们的分析表明，大规模天气系统控制着云场的模式。当肆无忌惮的风暴横扫南大洋时，它们会产生这些开放和封闭的细胞。

新鲜空气和更好的气候模型

我们的研究为为什么南大洋拥有世界上最清洁的空气的谜题增添了新的一环。降雨是关键，尤其是来自这些清晰、开放的蜂窝状细胞型云的降雨。我们是第一个发现他们真正负责清理所有流经南大洋的空气的人。

这些蜂窝状图案在冬季也出现在北大西洋和北太平洋地区。因此，我们的工作也将有助于解释这些云如何去除这些地方的气溶胶，包括灰尘和污染。我们的研究结果将有助于改进气候模型，实现更准确的预测。

雨水将气溶胶从天空中冲刷出来，就像洗衣机清洗衣服一样。

冷锋通过后，空气是干净的。如果你在澳大利亚的南海岸过冬，你可以呼吸到这种新鲜空气从南大洋吹来的好处。

我们要感谢CSIRO、ANSTO和气象局对这项研究的宝贵贡献。

Tahereh Alinejadtabrizi，博士生，莫纳什大学;史蒂文·西姆斯，云微物理学教授，莫纳什大学和黄毅，气候科学高级讲师，墨尔本大学

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