北极变暖可能导致云层中结冰

北极经常经历有利于混合相云形成的气温，这些云含有过冷液滴和冰晶。这种云的成分对该地区的能量平衡和气候系统起着至关重要的作用。含有更多液体的云比含有更多冰晶的云持续时间更长，反射的阳光也更多。

随着北极变暖，气象学家一直对确定气温升高对云层成分的影响及其对该地区更广泛的影响很感兴趣。气候模型通常预测，随着北极变暖，该地区的云层将含有更多的液态水和更少的冰，因为温度升高通常会抑制冰晶的形成。

然而，云的形成也受到气溶胶的影响，气溶胶充当了种子的作用，既可以凝结液滴，也可以形成冰晶。

在 2024 年 9 月 18 日发表在《通讯地球与环境》上的一项研究中，日本国立极地研究所副教授 Yutaka Tobo 领导的研究人员调查了地表气温上升与被称为冰核粒子 (INP) 的气溶胶之间的关系，已知冰核粒子可促进云层中冰晶的形成。

他们发现北极地表变暖导致积雪和无冰区域增加，从而释放出更多活性 INP。这些 INP 可诱导云层结冰，降低混合相云层中的液态水含量，并可能加速进一步变暖。

“我们发现，当气温升至0°C以上时，INPs往往会随着地表气温的上升而呈指数增加，斯瓦尔巴群岛出现了无雪/无冰的荒芜地区和植被地区，而该地区的变暖速度是全球平均水平的5到7倍，”托博副教授说。

这些观测结果基于北极气候研究多学科漂流观测站 (MOSAiC) 项目期间(2019 年 9 月至 2020 年 10 月初)在斯瓦尔巴群岛齐柏林天文台进行的 INP 全年测量。为了确定 INP 的数量，研究人员收集了气溶胶样本，并使用了一种成熟的液滴冷冻法，将样本暴露在寒冷的条件下，看看它们是否能结冰。

他们观察到，在较温暖的月份(4 月中旬至 9 月)，当地表气温高于 0°C 时，INP 的数量会增加。他们使用带有能量色散 X 射线分析的扫描电子显微镜发现，在较温暖的月份观察到的 INP 主要是矿物尘埃和碳质颗粒，类似于微生物或植物残骸。