气溶胶是悬浮在大气中的小颗粒，通过肉眼通常看不见或几乎看不见，但它们对气候、天气、健康和生态的影响却十分显著。气溶胶的大小从几十纳米(小于最小病毒的宽度)到几十微米(约相当于人类头发的直径)不等。气溶胶颗粒的大小和组成影响它们在世界各地的传播距离、它们与太阳和热辐射的相互作用以及它们对健康的潜在影响。
在海浪的冲击下，被称为海洋喷雾气溶胶的颗粒被抛向空中，可以向天空传播数公里。这些微小的粒子有很大的作用。它们是地球辐射平衡的关键角色，这种平衡会对气候产生重大影响。这些海洋喷雾气溶胶主要由盐和少量其他化合物组成，还携带着生物产生的蛋白质和糖分。
图源：Wikimedia commons/public domain
海洋生命是如何改变这些气溶胶的组成，进而改变我们的环境？发表于《AGU进展》期刊的一项研究表明，有机化合物仅占远洋上空亚微米海洋飞沫颗粒质量的一小部分，且海洋飞沫有机物质量分数的区域季节性循环幅度大多较小，表明生物控制较弱，同时大气老化可导致海洋飞沫有机物质量分数明显高于初级排放海洋飞沫。
美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的研究人员从四次部署的粒子激光质谱分析(PALMS)仪器中提取数据，开始执行NASA的大气层析成像(ATom)任务。该团队在2016年至2018年期间在大西洋和太平洋进行了实验。
通过测量取样气溶胶中有机分子的质量，研究人员发现，大多数时候，海洋喷雾气溶胶的有机质量分数较低，通常低于10%。然而，颗粒越小，其所含有机物的比例就越高。
人们可能会认为有机质量分数会随着季节的变化而变化，反映出海洋生物丰度的波动。令人惊讶的是，研究发现除了加拿大北极地区和南部中高纬度地区的几个异常值外，有机质量分数随季节变化很小。
这项研究还发现了存在于对流层高处的更大的有机成分，研究人员将其归因于大气化学反应，而不是由海浪搅动的原始混合物。
了解海洋喷雾气溶胶的动力学不仅仅是一项学术工作；它对气候科学有着深远的影响。这些微小的粒子作为云滴形成的核心，直接影响云的特性和行为。此外，这些气溶胶中的生物物质可以影响云的微物理和降水模式。因此，破译海洋喷雾气溶胶的复杂性有助于我们更深入地了解气候变化及其无数影响。
有机分子在产生小于0.2微米的微小海洋喷雾气溶胶中扮演什么角色?如何才能更好地协调海洋喷雾气溶胶中有机物的观测和数值模型?
研究表明，海洋表面的生物有机化合物可能会显著改变海洋喷雾气溶胶的云形成能力，从而影响到达海洋表面的太阳辐射量。海洋飞沫中有机质量分数的估计值差异很大，一些结果显示，它在很大程度上依赖于源海水中的生物活性。整体研究结果表明，近期海洋表面的生物活动对遥远海洋上新生亚微米海洋飞沫喷溅颗粒中有机物含量的控制作用较弱，这与一些观察性研究和全球数值模拟的结果相反。
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编译 | Sara
审核| Daisy
排版 | 绿叶
【参考资料】
https://www.earth.com/news/how-tiny-aerosols-in-sea-spray-influence-earths-climate/
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2024AV001215
https://earth.gsfc.nasa.gov/climate/data/deep-blue/aerosols
Lawler M J, Schill G P, Brock C A, et al. Sea spray Aerosol over the remote Oceans has low Organic content[J]. AGU Advances, 2024, 5(4): e2024AV001215.
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