科学探索|研究发现亚马逊雨林气体影响着地球大气层研究发现亚马逊雨林气体影响

根据太平洋西北国家实验室(PNNL)的科学家的一项新研究，植物叶子产生的气体在亚马逊雨林上空产生了一种以前未知的大气现象。这一发现对大气科学和气候变化建模具有重大意义。
PNNL地球科学家和该研究的主要调查者Manish Shrivastava说道：“热带亚马逊雨林构成了地球之肺，这项研究将森林中的自然过程跟气溶胶、云层和地球的辐射平衡联系在一起，而这是以前没有认识到的。”
这项研究最近发表在《ACS Earth and Space Chemistry》A上。

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填补缺失的数据差距
Shrivastava和他的同事在研究高层大气中的细小颗粒时观察到他们的结果跟根据现有大气模型的估计而预期的结果之间存在着巨大差异。进一步的调查显示，目前的大气模型中缺少关键的森林跟大气的相互作用，而这种作用制约着高层大气中细小颗粒的数量。
研究人员发现了一个以前未被认识到的过程，这涉及到亚马逊雨林中植物产生的半挥发性气体并由云层带入高层大气。这些气体是天然的碳基化合物并在高空大气中很容易凝结成细小的颗粒。Shrivastava指出，这种方法在高海拔和低温条件下产生细颗粒的效率特别高。这些细颗粒通过降低到达地球的阳光量而使地球变冷。它们还会产生云，进而影响降水和水循环。
Shrivastava说道：“如果没有对有机气体的半挥发性来源的充分了解，我们根本无法解释高海拔地区关键颗粒成分的存在和作用。”
大气过程中的关键性发现
Shrivastava的研究项目由美国能源部(DOE)早期职业研究奖资助，涉及调查被称为异戊二烯-环氧二醇二次有机气溶胶(EPOX-SOAs)的气溶胶颗粒的形成，这些颗粒由在不同高度飞行的飞机测量。
IEPOX-SOAs是在对流层所有高度发现的细小颗粒的基本组成部分，对流层是指从地球表面延伸到热带地区上方约20公里高度的大气区域。然而大气模型并没有充分考虑到这些颗粒及其对地球上空的云的影响。
Shrivastava指出：“由于模型不会预测亚马逊地区10到14公里高度的观察到的IEPOX-SOA负荷，我们得到了我认为是模型失败或对测量结果缺乏理解的结果。我可以解释地表的情况，但无法解释高海拔地区的情况。”

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Shrivastava和他的团队搜索了由Grumman Gulfstream-159（G-1）飞机收集的数据，这是一个由大气辐射测量(ARM)航空设施运营的能源部飞行实验室，它被飞到了5公里的高度。该小组还比较了一架被称为高海拔和长距离研究飞机(HALO)的德国飞机所收集的数据，该飞机的飞行高度达到14公里。Shrivastava表示，根据模型的预测，他们的IEPOX-SOAs的负荷应该比测量的结果至少低一个数量级。他和他在PNNL以外的同事则都无法解释测量结果跟模型预测结果之间的差异。

而在该团队的研究之前，科学家们认为IEPOX-SOAs主要是由多相大气化学途径形成的。然而产生IEPOX-SOAs所需的大气化学途径并不发生在对流层上部，因为其温度极低，条件干燥。在那个高度，颗粒和云层被冻结并缺乏液态水。因此，研究人员无法用现有的模型解释在10至14公里的高度观察到的它们的形成。