工業化前的大氣層比我們之前想像的更多的顆粒和更明亮的雲層。 這是 最新發現 CLOUD實驗是日內瓦附近CERN粒子物理實驗室的80科學家之間的合作。 它改變了我們對人類開始添加污染之前大氣中的含量的理解 - 以及未來可能再次發生的事情。
大多數雲滴需要微小的空氣傳播顆粒作為其形成和生長的“種子”。 如果云有更多這些種子，因此更多的水滴，它將顯得更亮，並反射更多來自地球表面的陽光。 這反過來可以冷卻氣候。 因此，了解大氣中粒子的數量和大小對於預測行星的雲是多麼明亮和反射，以及全球溫度將是多少至關重要。
今天，這些顆粒中約有一半來自天然來源。 這包括來自地面的灰塵，火山，製造煤煙的野火，或海底蒸發的海浪，留下大氣中微小的鹽分。
許多空氣傳播的顆粒也是由我們燃燒化石燃料造成的。 這產生煙灰，但也產生二氧化硫氣體，其在大氣中被製成硫酸。 除了引起酸雨，硫酸分子也可以粘在一起 長成顆粒。 其他分子如 氨 通常有助於將硫酸分子粘合在一起，整個過程形成 大約一半 在今天的大氣層中播種雲粒子。
雲 歐洲核子研究中心的實驗最近也發現了 樹木排放的氣體 可以粘在一起為大氣中的雲製造新種子 - 不需要像以前認為的那樣需要其他污染物的幫助。 科學家們曾認為雲種子需要硫酸（通常與其他化合物混合）或碘分子粘在一起才能啟動這一過程。
在我們的新的後續研究中，發表在 國家科學院院刊，我們與其他CLOUD科學家合作，在大氣中模擬這一過程。 我們的工作表明，即使在今天，樹木也會在世界上最乾淨的森林地區產生大量的雲種子。
在化石燃料燃燒開始之前的大氣模擬和工業革命開始（在氣候科學定義為1750年）預測的顆粒比現在少。 由於顆粒越少，清潔的雲層就越少反射太陽的能量，或許與直覺相反，它們看起來有點灰白。
CLOUD實驗
樹木（萜烯）氣體製造顆粒的能力首先在1960中提出來解釋 藍色的陰霾 看到偏遠地區的森林。 許多實驗室實驗已經證實 萜 可以幫助形成 新粒子，但直到最近才有人認為 其他污染物如硫酸 是必需的。
由於CLOUD實驗，這個領域最近的進展很多：一個不銹鋼圓筒，直徑約3米，高3米。 將氣體注入氣缸中，氣體在大氣中發生反應，然後粘在一起形成顆粒。 最先進的儀器可以計算腔室中的氣體分子和顆粒。 我們研究了當我們增加氣缸中粘性氣體的量時，每秒形成的新顆粒的數量如何變化。
這對大氣來說意味著什麼？
在今天的大氣層中，周圍有如此多的硫酸，很難測量到形成新粒子的其他因素，以及雲層。 然而，我們使用CLOUD結果的新模擬表明，萜烯在幾百年前的清潔氣氛中非常重要。 計算機模擬表明，應該增加更清潔的工業化前大氣中顆粒濃度的估算值，而我們對今天濃度的估算大多不變。
由於並非所有復雜的化學過程都被理解，因此很難在這個早期階段做出準確的預測。 然而，新的結果可能很重要，因為大氣中的更多粒子意味著更多的反射雲和更涼爽的氣候。
污染掩蓋氣候變化
在過去的一個世紀中，由於大氣中顆粒數量的增加而導致的冷卻已經抵消或掩蓋了由於二氧化碳水平增加導致的一些變暖。 我們的模擬表明，這種額外的冷卻可能沒有以前想像的那麼強烈。
最近有 一直擔心 當我們通過向大氣中排放更少的顆粒來共同改善全世界的空氣質量時，我們還將減少顆粒作為雲種子並具有冷卻效果的能力。
雖然我們的模擬仍然非常不確定，但這一新工藝的潛在重要性表明，隨著我們減少燃燒和其他來源的污染，天然化合物可能再次變得更加重要。 通過幫助從空氣污染中取代云種子，樹木可以幫助我們限制全球溫度上升。
關於作者
Hamish Gordon，大氣層科學研究員， 利茲大學
Cat Scott，大氣科學研究員， 利茲大學
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