云在全球气候中扮演着重要角色 。 它将阳光反射回太空 , 并控制着降雨 , 对地球的辐射平衡和气候具有重要影响 。
【硫酸|云的产生有赖于海洋生物,但已有的云会阻碍新云的形成】云的形成需要凝结核 , 而海洋生物大量排放的二甲基硫醚 (DMS; CH3SCH3)是气溶胶粒子产生和成长的主要前体 , 能够帮助形成云 。
美国威斯康星大学麦迪逊分校、美国国家海洋和大气管理局等机构完成的一项新研究表明 , 海洋排出的DMS中超过三分之一无法帮助云形成 , 这是因为一些DMS因已有的云而“消失” 。
这项新发现大大改变了人们对海洋生物如何影响云的普遍理解 , 并可能改变科学家预测云形成如何响应海洋变化的方式 。
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DC-8 研究飞机飞过海洋边界层时的视图
相关研究于10月12日在知名学术期刊《美国科学院院报》上发表 , 论文标题为“Rapid cloud removal of dimethyl sulfide oxidation products limits SO2 and cloud condensation nuclei production in the marine atmosphere”(云中二甲基硫醚氧化产物的快速除去限制了海洋大气中SO2和云凝结核的产生) 。
“人们很早就知道许多海洋浮游生物可以有效率地产生DMS , 然后将其作为气体排放到大气中 。 一般认为 , DMS 在大气中被氧化成硫酸 , 导致原始海洋环境中新粒子的成核 , 最终长大到足以使云成核的粒子大小 。 这代表了海洋生物学和云物理学之间的迷人联系 。 这是一个简洁的故事……然而 , 将 DMS与硫酸相联系的很多化学反应此前都是未知的 。 这就是我们研究的所在 。 ”该论文通讯作者、华盛顿大学麦迪逊分校化学教授Timothy Bertram接受澎湃新闻(www.thepaper.cn)采访人员采访时表示 。
DMS的海洋排放是大气中还原硫的最大天然来源 。 DMS的氧化最终导致硫酸和甲磺酸的产生 , 这有助于气溶胶颗粒的形成和生长 。
由于对全部DMS的氧化产物的直接观察有限 , 这使得解释全球二氧化硫产量估计值(31%至98%)的巨大变化具有挑战性 , 而SO2 是硫酸盐气溶胶的直接前体 。 全球模型中 DMS 氧化的不完整表征 , 则导致了DMS 排放对云凝结核和气候影响估计的不确定性 。
之前 , 研究者发现 , DMS变成硫酸的过程中首先会氧化变成 HPMTF , 这是一种之前未被认识的分子 。
“发表在《美国科学院院报》的第一篇论文(Veres等人 , 2020)中 , 研究小组使用全球飞机观察 , 表明DMS氧化的教科书图片是不正确的 , 单分子异构化化学导致形成了的稳定中间体——HPMTF 。 那篇论文通过观察指出了这一点 , 但当时我们不知道HPMTF到哪去了 。 ” Bertram表示 。
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