研究人员将领导地球上最清洁空气中云的研究

南大洋是世界上的一个偏远地区，对地球气候具有重大影响。与地球上其他地区相比，它的大气层相对不受人类活动产生的大气颗粒的影响。这使得南大洋成为研究前工业时代大气层的独特场所。

整个地球的气候预测对南大洋大气中气溶胶、云和降水的相互作用很敏感。南大洋气溶胶特性的季节性变化有据可查，但为了提高气候模型的准确性，科学家需要更多关于该地区低云和降水特性的信息。

即将开展的一项由能源部 (DOE) 支持的实地考察活动将填补关于南大洋上空云层和降水季节性循环的知识空白。因此，这些数据预计将对区域和全球气候建模产生重大影响。

Kennaook的 云和降水实验 (CAPE-K) 计划于 2024 年 4 月至 2025 年 9 月在塔斯马尼亚西北部进行。

犹他大学大气科学教授Gerald “Jay” Mace是 CAPE-K 的首席科学家。他的共同负责人是 华盛顿大学的研究教授Roger Marchand 。

该运动的科学团队由来自和澳大利亚大学和研究机构的科学家组成。

CAPE-K 得到了能源部最近一项提案的支持，该提案要求开展实地活动，以提高对云和气溶胶的理解和建模，以及它们与地球表面的相互作用和耦合。

DOE 的 大气辐射测量 (ARM) 用户设施 将为 CAPE-K 提供仪器和基础设施。30 年来，ARM 一直在全球未被观测到的地区收集大气数据，包括南大洋。ARM 数据可供全球科学家免费下载和使用。

强强联手

CAPE-K 将在一个不同于地球上许多其他地区的地区举行。

“这是地球上唯一存在环极洋流的地方，”梅斯说，他 目前 通过能源部的大气系统研究 (ASR) 资助南大洋研究。“所以，你有这种吸收碳和热量的深水浅滩。然后，再加上恢复臭氧等其他事情，导致南半球处于变化状态。”

该活动将实现三个科学目标：

记录南大洋低云和降水特性的季节性循环，并研究它们如何与气溶胶以及动力和热力学因素共同变化。

将这些关系与其他地面站点和活动(包括其他 ARM 站点)的观察结果进行比较和对比。

研究原始海洋低云中的气溶胶-云-降水相互作用，并探索如何在各种尺度的模型中最好地表示这些相互作用。

ARM 计划在 Kennaook/Cape Grim 基线空气污染站进行 CAPE-K。该站由澳大利亚气象局 (BOM) 和联邦科学与工业研究组织 (CSIRO) 管理。

该站成立于 1976 年，经常测量未经过陆地的清洁气团。这是一个重要的有利位置，因为科学家们试图确定人类活动对地球能量平衡的影响有多大。

“CAPE-K 活动将提供有关气溶胶-云-降水相互作用的重要信息，以帮助减少当前气候模型中的大量不确定性来源，”DOE ARM 项目经理 Sally McFarlane 说。“Kennaook/Cape Grim 基线空气污染站是这项研究的理想地点，因为它对气溶胶和气相化学测量有广泛的长期记录，而且其独特的位置导致经常从南部的原始气团中取样海洋。”

对于 CAPE-K，ARM 将提供一个称为 ARM Mobile Facility 的便携式天文台，它由仪器、避难所以及数据和通信系统组成。ARM 仪器每周 7 天、每天 24 小时运行，现场技术人员全天候监控设施。

除了收集有关云和降水特性的连续数据外，ARM 还计划提供气溶胶测量，以补充基线站的测量。

Mace 是第一个担任多个 ARM Mobile Facility 部署的首席科学家的人。2010 年和 2011 年，梅斯 在科罗拉多州领导了一项 ARM 活动 ，测量滑雪小镇斯廷博特斯普林斯周围冬季云层和降水的特性。

南大洋回程

CAPE-K 将标志着 ARM 自 2018 年完成在该地区同时开展的活动以来首次重返南大洋。

在五个月的时间里， ARM 仪器收集了一艘 往返于塔斯马尼亚东南部港口和南极一组研究站之间的补给船的数据。