科学首页 > 自然地理 > 新闻列表 > 正文

揭开云层巨型空洞之谜 飞机搅动气流致液滴凝结

http://www.kexue.com 2011-07-05 10:28:11 新浪环球地理  发表评论

2009年12月,南极上空出现的云层空洞
2009年12月,南极上空出现的云层空洞

  根据一项最新研究,云层中的神秘大洞之谜可能已经揭开。数十年来,人们观测到多起出现在高空稀薄云层中的巨型空洞。这里的云层是由超低温水珠构成的。即温度低于零度,但是由于周遭空气中缺乏可以依附的尘埃颗粒而无法结晶的水珠。

  但是即便是在这种缺乏尘埃颗粒依附的情况下,如果温度进一步下降至零下40度以下,水分仍然会凝结称冰。在如此寒冷的温度下,水分子的运动性严重降低,出现自发凝结。

  研究人员先前已经知道飞机的两翼,推进器以及螺旋桨会导致这些过冷液滴凝结。这是由于在飞机背后方向引发的空气急速膨胀导致密度降低,从而使环境温度达到迫使液滴凝结的温度要求。而这种机制被认为正是导致这种神秘云层空洞的原因。

  但随着液滴凝结,体系发生相变,这一过程会释放热量,称为潜热。论文合著者,来自美国国家大气研究中心(NCAR)的大气科学家格里高利·汤普森(Gregory Thompson)说:“我们之前没有料到这种潜热竟然会有这么重要的作用,但是正是它驱动了整个正反馈机制,在一些情况下这种机制在飞机经过之后几个小时之内仍在发生作用。这就是为什么在某些适宜的条件下,云层空洞甚至会形成一个城市般大小的面积的原因。”

  科学家们的理论认为,当飞机搅动气流导致过冷液滴凝结之后,按照常规,这些冰晶应当会下沉,但是由于潜热上升,它会将之前凝结的这些冰晶翻卷上来。

  在那里,过冷的,先前缺乏凝结依附物的液滴迅速在冰晶核上吸附凝结,引发连锁反应。最后这些冰晶核终于变的太重,逐渐下沉。

  为了验证这种效应的存在,科学家们在计算机上运行云层模拟程序,模拟有或没有这种潜热引发效应的情况下云层空洞的生长情况有何不同。

  在第一种验证模拟实验中,科学家们引入了潜热因素。模拟显示潜热导致冰晶翻滚上升,促进了更多水汽和液滴凝结,形成雪花。最后在云层中产生了一个非常接近在自然界观测到的云层空洞。

  而第二轮模拟,即剔除潜热因子的计算机模拟中,则无法形成类似自然界出现的那种云层空洞。

  汤普森强调,这一研究完全不会改变我们对于飞行器在全球气候变化中所起作用的基本观点。同时他也并不认可这种飞机的作用会在机场附近引发更大规模降雪的说法,他说:“这种观点是太过片面的。”

  不过他也承认,科学家们再研究过程中“无数次飞越云层收集测量数据,以便用于模拟运算,但是这种飞行测量本身可能就影响到了数据的准确性。”

  他说:“这种影响或许并不大,但是我们必须意识到存在着这种影响,并且在未来做进一步的研究时考虑这个因素。”(晨风)

网友评论以下评论只代表网友个人观点,不代表科学网观点 已有条评论