从2018年6月至2018年11月,美国加利福尼亚州的森林大火间歇燃烧了短短六个月,直到冬天才完全消退。这场毁灭性大火造成了35亿美元的经济损失,直接导致104人死亡,成千上万的人不得不逃离家园。
2020年,加利福尼亚重新点燃了大火,烧毁的面积再次超过了先前的记录。
从2019年7月到2020年2月,澳大利亚熊熊大火燃烧了超过210天,共产生了4.34亿吨二氧化碳。在此过程中,1000万公顷的土地和植被遭到破坏,近30亿只动物受到影响,超过10亿只动物死亡。森林大火,甚至有物种濒临灭绝。
当野火蔓延时,请期待云在天空中聚集,大雨将减少火势。
然而,自然界以神秘的方式运作,研究人员开始寻找森林大火与云层形成之间的联系。
暖云
即使是最干净的空气,也包含气溶胶颗粒(悬浮在空气中的固体或液体颗粒)。非气态物质的表面会导致水从蒸气变为液体,此过程称为凝结,其中一些颗粒称为云凝结核或冰核。
云凝结核或CCN(也称为云种子)是小颗粒,通常大小为0.2 m,是水蒸气在上面凝结的云滴的大小的1/100。随着空气的冷却,它们的相对湿度增加到100%或更高,并且水蒸气分子结合或凝结在悬浮在大气中的颗粒上。冷凝优先发生在含有水溶性(吸湿性)材料的颗粒上。
在大气中,云凝结核通常以微小的固体或液体颗粒形式出现。如果没有云凝结核并且水蒸气想要凝结成液滴,则必须将其在-13°C左右过冷5-6小时。
预计大气中云凝结核数目的增加会改变云的性质。例如,如果云中有恒定量的液态水,则观察到来自船舶的排放物会增加上覆地层海洋云中的液滴数量,因此平均液滴尺寸较小。较高的较小液滴浓度会反射更多的阳光,因此,如果由污染引起的颗粒在足够大的区域内改变了云层,则会对气候产生影响。
冷云
云滴甚至可以在低至-40°C的较低温度下以液态形式存在,这被称为云滴“过冷”。只有在低于-40°C的温度下才能出现非常小的液滴。在-40至0°C的中间温度下,被称为冰核的颗粒很容易导致冰晶冻结。
冰核也称为冰核粒子(INP),它充当粒子核在大气中形成冰晶。浅云中冰核颗粒的浓度是云气候反馈的关键因素。它们在云充电和引起雷电中起着重要作用,而冰芯比云凝结芯要稀少得多。
先前的研究表明,森林大火会增加空气中冰核的浓度并加速云的形成。
由于森林大火产生大量颗粒,因此它们会对当地云的产生产生重大影响。在美国西部的2018年野火季节期间,研究人员分析了从云中收集的冰粒。他们的结果表明,与正常空气相比,云中的冰粒数量增加了2个数量级。颗粒的特定类型和确切大小,但是它们的生长在很大程度上取决于特定火灾的条件(例如燃烧位置和植被),甚至取决于火灾的温度。然而,在所有样品中,冰粒主要与有机物质有关。
电子显微镜研究还表明,在某些条件下,微小的球形焦油球约占冰粒总数的四分之一。研究人员认为,这些焦油球对森林火灾冰粒的总贡献也可能取决于燃料和火,这是一个“开放的问题”。此外,许多不同类型的大气颗粒都可以充当天然冰芯,包括那些包括沙漠尘埃,煤烟,有机物,细菌(例如丁香假单胞菌),花粉,真菌孢子和火山灰。
这些粒子的空间分布,由于冰云形成而对全球气候的总体重要性以及人类活动是否在改变这些效应中起作用的问题仍然鲜为人知。
总结在自然界中,森林大火可促进云的形成,增加降水,养活下一代生物并加速碳循环。一般来说,野火对地球是一件好事,但对人类来说却是一场灾难。
我们所谓的“保护自然环境”实际上意味着“保护对人类有益的自然环境”,但我们似乎做得还不够。
地球上的物种世代相传,地球不在乎人类!