科学家发现全球空气流动产生颗粒物的新方式
你可以把我们的大气层想象成一个巨大的化学装置，一个全球性的气体分子和粒子的混合体，它们不断地以复杂的方式相互碰撞和改变。虽然这些粒子非常小，通常还不到人类头发厚度的 1%，但它们的影响却非常巨大。例如，粒子是云滴的种子，粒子的丰度会改变反射率和云量、降雨量和气候。现在，圣路易斯华盛顿大学的研究人员在天空中发现了新的东西，一种产生地球大气中大量粒子的机制。
这项研究于本月发表在《科学》杂志上，由华盛顿大学气溶胶科学与工程中心主任兼教授王健领导。研究团队包括华盛顿大学麦凯维工程学院能源、环境与化学工程系助理教授徐璐，以及来自美国宇航局、美国国家海洋和大气管理局、美国国家控制与评估局和欧洲大学的科学家。
传统观点认为，大多数粒子的形成发生在云外流区，云在那里飘浮到对流层上部，最终蒸发。在此过程中，云被挤压，大多数粒子被雨水带走。因此，外流区的空气清澈干净，一些气体分子无处可去，只能形成新的粒子。
“然而，利用美国宇航局全球范围的飞机测量收集的数据，我们发现大多数新粒子并不是像之前认为的那样在流出区域形成的，”王说。
在对这一令人惊讶的观察结果苦苦思索的同时，王博士及其同事最终发现了一种完全不同的机制，当平流层和对流层的空气混合时，会产生适合颗粒形成的条件。
“由于蜿蜒的急流，平流层的空气经常会下降到对流层。富含臭氧的平流层空气和更潮湿的对流层空气混合后，会导致羟基自由基 (OH) 浓度升高，这是一种重要的氧化剂，有助于产生成核并形成新粒子的分子类型，”这项研究的第一作者、王实验室的研究科学家张教士说。
他补充道：“我们发现这种现象在全球范围内广泛存在，而且可能比云层流出中的粒子形成更为频繁。”
未来需要进行实地观察和建模研究，以确认并进一步量化这一新发现的颗粒形成机制的重要性。显然，人类以空气污染的形式贡献了自己的颗粒，但王说，这项研究发现的是一个自然过程，发生在全球各地，即使在偏远和原始地区也是如此。
王说，还有一些证据表明，未来气候中平流层空气将更频繁地进入对流层，因此这种机制可能变得更加重要。包括这一以前未知的过程可以改进气候模型，并可能有助于更好地模拟气候变化和预测未来气候。
王说：“虽然我们最初对这一观察结果感到困惑，但是一旦我们将所有信息综合起来，就不会那么惊讶了。”
“众所周知，形成新粒子的分子是通过大气中的氧化产生的。当平流层和对流层的空气混合时，OH 浓度非常高，这为粒子的形成做好了准备。”
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