作者西蒙·乌尔姆，瑞士国家超级计算中心 信用:Shutterstock 苏黎世联邦理工学院的一组研究人员首次使用CSCS超级计算机Piz Daint上的模拟来研究大气中烟灰颗粒的某些老化机制如何影响云的形成
结果表明，臭氧和硫酸对烟灰老化的影响改变了云的形成，最终改变了气候
燃烧木材、石油产品或其他有机材料会向大气中释放主要由碳组成的烟灰颗粒
这种烟尘被认为是仅次于二氧化碳的第二大人为气候作用力
在大气中或作为雪和冰表面的沉积物，烟灰颗粒吸收太阳的短波辐射，从而导致全球变暖
在大气中，煤烟颗粒也通过改变云的形成、发展和特性对气候产生间接影响
苏黎世联邦理工学院大气与气候研究所教授乌尔里克·罗曼领导的一个研究小组，现在第一次研究了两种特定类型的煤烟颗粒是如何影响云以及气候的:一方面是由于臭氧而老化的煤烟气溶胶，另一方面是由于硫酸而老化的煤烟气溶胶
烟灰化学改变了云的形成 “到目前为止，人们一直认为这两种烟灰老化对云的形成和气候几乎没有影响，”罗曼研究小组的科学程序员大卫·纽鲍尔说
然而，现在在CSCS超级计算机上进行的模拟结果却描绘了一幅不同的画面
作为云凝结核(CCN)和冰成核粒子(磷化铟)的老化烟灰粒子对云特性和气候(平衡气候敏感性)的影响
信用:费边·马哈特/苏黎世联邦理工学院 研究人员在他们最近发表在《自然地球科学》杂志上的研究中写道，当烟灰颗粒与臭氧或硫酸结合时，它们的物理和化学性质会发生变化
被臭氧老化的烟灰颗粒在大气的低层形成凝结核，这有助于云的形成
然而，在高层大气中，被硫酸老化的烟灰颗粒充当冰核，帮助卷云形成
研究小组模拟了从前工业时代到未来，不同老化的烟灰颗粒如何影响云的形成，进而影响气候
在这些模拟中，气溶胶粒子的发展与交互式计算中的云形成物理相结合
这很复杂，比传统的气候模拟需要更多的计算时间
研究人员根据温度和臭氧浓度，通过描述烟灰颗粒的老化状态，为他们的计算做出了明确的假设
这两个因素对老化都有重要影响:要使烟灰通过臭氧快速老化，温度和臭氧浓度必须很高
对于烟灰通过硫酸老化作为冰核的能力，低温起着决定性的作用
云的形成改变导致变暖 对臭氧老化烟尘的模拟显示，当大气中的二氧化碳含量比前工业时代增加一倍时，形成的低云层就会减少
更多的云滴最初是由烟灰的臭氧老化形成的
然而，它们的高浓度导致更多的云顶冷却，导致更多的干燥空气从上方混入
“这些云蒸发得更快，尤其是在气候变暖的情况下，”罗曼解释道
"在温暖的气候下，混合进来的空气相对湿度也较低. "
由于蒸发更快，留下的低云层更少，更多的短波辐射到达地球并使其变暖
另一方面，被硫酸老化的烟灰颗粒会导致更多的冰晶形成，使卷云在光学上变得更厚
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它们对辐射的渗透性较低
它们延伸到位于10到18公里高度的对流层顶，并且在大气的较高区域逗留更长时间
结果，卷云吸收了更多由地球发出的长波热辐射，并允许更少的热辐射进入太空
卷云的变暖效应增加并加剧了全球变暖:与工业化前相比，当大气中的二氧化碳含量增加一倍时，两种类型的烟灰老化一起导致0
4比0
全球变暖增加5摄氏度
研究人员写道，因此，水循环将进一步加速，全球降水将进一步增加
未来的研究将包括森林火灾、飞机或汽车发动机产生的气溶胶，并将野外和实验室测量结果与模拟结果相结合，可以更清楚地了解煤烟气溶胶的影响
他们还可以帮助制定减少排放的战略
“这不仅有利于气候和空气质量，还有利于人们的健康，”诺伊鲍尔强调
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