以北极藻类为食的细菌可以播种云

新的研究发现,北极洋洋流和风暴正在将细菌从海洋藻类大量繁殖转移到大气中,在那里颗粒有助于形成云层。根据AGU期刊“ 地球物理研究快报 ”的最新研究,这些生物起源的颗粒可能会影响全世界的天气模式。

悬浮在空气中的颗粒称为气溶胶,有时会加速云中冰晶的形成,影响天气气候和天气模式。这种冰成核颗粒包括灰尘,烟雾,花粉,真菌和细菌。以前的研究表明,海洋细菌正在北极播种云层,但是它们如何从海洋到达云层是一个谜。

在这项新研究中,研究人员在白令海峡采集了水和空气样本,并对样本中生物冰成核颗粒的存在进行了测试。通常在海底附近发现的细菌存在于海洋表面以上的空气中,这表明洋流和混乱有助于使细菌空气传播。

根据这项新研究,海洋洋流和天气系统将藻类大量繁殖的细菌带到海洋表面的海水中,有助于在大气层中种植云。

“这些特殊类型的气溶胶实际上可以’种子’云,类似于种子如何种植植物。这些种子中的一些非常有效地形成云冰晶,”科罗拉多州立大学的大气科学家Jessie Creamean说。在科罗拉多州科林斯堡,以及新研究的主要作者。

了解如何播种云可以帮助科学家了解北极的天气模式。

云中的纯净水滴在大约零下40摄氏度(零下40华氏度)之前不会冻结。它们在冰点以下过冷,但仍然是液体。气溶胶将过冷云中的基础冰冻温度提高到零下5摄氏度(23华氏度),为水提供结晶表面,并产生混有过冷液滴和冰晶的云。混合云是地球上最常见的云类型,最适合产生雨雪。

“云种子”,就像在藻类中发现的细菌一样,可以产生更多的云和不同数量的冰和水。云的增加会影响大气中的热量,这会影响气候。云的成分可以影响北极的水循环,改变产生的雨雪量。这项新研究的作者说,增加云的数量和改变北极云的构成也会影响北方的天气系统,可能会影响全球的天气趋势。

此图显示了云种子如何与浮游植物的花朵和天气事件相互作用,最终上升到大气层。图片来源:Creamean等人/ Geophysical Research Letters / AGU。

在没有冰成核颗粒的情况下,不太可能发生云层沉淀,德国莱比锡莱布尼茨对流层研究所的大气科学家 Heike Wex 与新研究无关。

从海洋到大气

为了解生物“云种子”如何从海洋深处传播到大气层,Creamean和她的同事从水面以下8米(26英尺)处采集样本,在Bering水面以上约20米(66英尺)处采集空气样本在海藻绽放期间的海峡。

藻类大量繁殖是许多海洋动物食用的光合植物样微生物的大量增加,包括某些细菌。研究人员发现,已知的细菌会在白令海峡浮游植物的底部种植云,但不会在周围的空气中。科学家们发现同样的细菌在大约250公里(155.3英里)的西北部开花,这表明强大的电流将细菌运送到了一个新的地方。细菌也在水面以上的空气中。风暴将细菌从海洋深处带到地表,将细菌“云种子”以水滴的形式运送到空气中。

“什么在底部存在海洋是做它的方式到地表水,” Creamean说。

由于科学家们只能从20米(66英尺)以上取样,他们还不知道冰成核粒子如何上升到云层高度,平均高度始于地面以上1。9公里(1。2英里)。

在极地地区正在经历的气候变化迅速升温。这组作者说,北极地区的加速变暖可能导致更多的藻类大量繁殖以及更多种类的细菌播种,从而进一步影响其天气系统。

“这是关于这些云如何在北极形成并可能影响全世界天气模式的难题之一,”Creamean说。

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