升温被认为会减少云中的冰晶数量，导致云更依赖于液态。然而，最近的研究表明，北极的升温实际上正在增加来自荒地和植被区域的天然气溶胶的释放，这些地区没有雪和冰。这些气溶胶可能促进混合相云中冰晶的形成，进而影响云特性和北极的气候。
北极地区常常遇到促进混合相云形成的温度，这些云中同时存在超冷液滴和冰晶。这些云的结构对该地区的能量调节和气候动态至关重要。液体含量较高的云通常比冰晶浓度较高的云持续时间更长且反射更多阳光。
随着北极温度的持续上升，气象学家迫切希望了解这种升温如何影响云结构及其对该地区的更广泛影响。气候模型通常表明，温暖的条件将导致北极的云含有更多的液态水和更少的冰晶，因为温暖的温度通常会妨碍冰晶的形成。然而，云的形成也受到气溶胶的影响，这些气溶胶作为液滴凝结和冰晶形成的核。
一项发表于2024年9月18日的研究，发表在《地球与环境通信》上，由日本国立极地研究所的副教授多保裕贵领导，探讨了表面空气温度上升与促进云中冰晶生长的冰核颗粒（INPs）之间的关系。他们的研究表明，北极的表面升温扩大了无雪和无冰区域，进而释放了更多活跃的INPs。这些INPs可以促进云中冰的形成，从而减少混合相云中的液态水含量，并可能加剧升温趋势。
副教授多保表示：“我们发现，当表面空气温度超过0°C时，INPs显著增加，特别是在斯瓦尔巴群岛，这是一个升温速率比全球平均高出五至七倍的地区。”
研究结果源于在2019年9月至2020年10月初期间，在斯瓦尔巴的齐柏林天文台进行的“多学科漂流观测站极地气候研究”（MOSAiC）项目中获取的INPs连续测量。研究团队收集了气溶胶样品，并采用成熟的液滴冷冻技术，将这些样品暴露在低温下以评估其形成冰的能力。
结果显示，在温暖月份（4月中旬至9月），尤其是当表面空气温度超过0°C时，INPs的数量有所上升。采用先进的扫描电子显微镜和能量色散X射线分析，研究人员确定，温暖月份普遍存在的INPs主要由矿物尘埃和类似微生物或植物碎屑的碳基颗粒组成。
那么，这些气溶胶的来源在哪里呢？对归一化植被指数（NDVI）的分析显示，在夏季，斯瓦尔巴约35%的地区NDVI值介于0和0.5之间，指示出无雪的荒地和由草类、苔藓和地衣组成的植被的存在。这些数据表明，INPs由从这些区域释放的尘埃和生物有机气溶胶组成。
这些发现引发了警钟，尤其是考虑到冬季升温比夏季升温更为明显，斯瓦尔巴的温度每十年上升超过2°C。随着未来几十年北极冬季的无雪和无冰区域的普遍增加，INP的排放也可能增加，改变混合相云的组成。副教授多保总结道：“我们的研究结果暗示，随着表面升温的推进，高纬度地区来自陆源的活跃INPs可能会更多，因此有必要将其纳入气候模型，以增强我们对北极混合相云行为的理解。”
资助信息
本研究部分得到JSPS KAKENHI（JP19H01972，JP20H00638，JP22H01294，JP22H03722，JP23H00523，JP23H03531，JP23KK0067，JP23K18519，JP23K24976和JP24H00761）、北极可持续发展挑战（ArCS）项目（JPMXD1300000000）、ArCS II项目（JPMXD1420318865）、日本环境恢复和保护机构的环境研究和技术开发基金（JPMEERF20172003，JPMEERF20202003和JPMEERF20232001）以及日本环境省提供的全球环境研究协调系统的资助（MLIT1753和MLIT2253）。
