[圖文]雲層中的神秘大洞之謎可能已經揭開










2009年12月,南極上空出現的雲層空洞


根據一項最新研究,雲層中的神秘大洞之謎可能已經揭開。


數十年來,人們觀測到多起出現在高空稀薄雲層中的巨型空洞。這裡的雲層是由超低溫水珠構成的。即溫度低於零度,但是由於周遭空氣中缺乏可以依附的塵埃顆粒而無法結晶的水珠。


但是即便是在這種缺乏塵埃顆粒依附的情況下,如果溫度進一步下降至零下40度以下,水分仍然會凝結稱冰。在如此寒冷的溫度下,水分子的運動性嚴重降低,出現自發凝結。


研究人員先前已經知道飛機的兩翼,推進器以及螺旋槳會導致這些過冷液滴凝結。這是由於在飛機背後方向引發的空氣急速膨脹導致密度降低,從而使環境溫度達到迫使液滴凝結的溫度要求。而這種機制被認為正是導致這種神秘雲層空洞的原因。


但隨著液滴凝結,體系發生相變,這一過程會釋放熱量,稱為潛熱。論文合著者,來自美國國家大氣研究中心的大氣科學家格裡高利·湯普森說:『我們之前沒有料到這種潛熱竟然會有這麼重要的作用,但是正是它驅動了整個正反饋機制,在一些情況下這種機制在飛機經過之後幾個小時之內仍在發生作用。這就是為什麼在某些適宜的條件下,雲層空洞甚至會形成一個城市般大小的面積的原因。』


科學家們的理論認為,當飛機攪動氣流導致過冷液滴凝結之後,按照常規,這些冰晶應當會下沈,但是由於潛熱上昇,它會將之前凝結的這些冰晶翻卷上來。


在那裡,過冷的,先前缺乏凝結依附物的液滴迅速在冰晶核上吸附凝結,引發連鎖反應。最後這些冰晶核終於變的太重,逐漸下沈。


為了驗證這種效應的存在,科學家們在計算機上運行雲層模擬程序,模擬有或沒有這種潛熱引發效應的情況下雲層空洞的生長情況有何不同。


在第一種驗證模擬實驗中,科學家們引入了潛熱因素。模擬顯示潛熱導致冰晶翻滾上昇,促進了更多水汽和液滴凝結,形成雪花。最後在雲層中產生了一個非常接近在自然界觀測到的雲層空洞。


而第二輪模擬,即剔除潛熱因子的計算機模擬中,則無法形成類似自然界出現的那種雲層空洞。


湯普森強調,這一研究完全不會改變我們對於飛行器在全球氣候變化中所起作用的基本觀點。同時他也並不認可這種飛機的作用會在機場附近引發更大規模降雪的說法,他說:『這種觀點是太過片面的。』


不過他也承認,科學家們再研究過程中『無數次飛越雲層收集測量數據,以便用於模擬運算,但是這種飛行測量本身可能就影響到了數據的准確性。』


他說:『這種影響或許並不大,但是我們必須意識到存在著這種影響,並且在未來做進一步的研究時考慮這個因素。』
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