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美國科學(xué)家認(rèn)為塵土顆?？深A(yù)報天氣狀況
閱讀：55 發(fā)布時間：2013-8-27美國科學(xué)家認(rèn)為塵土顆粒可預(yù)報天氣狀況
一個普通玻璃飲水杯的碎裂，或能作為預(yù)測未來氣候變化的線索。據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)報道，泥土破碎時，微小的塵埃顆粒能射入大氣層，其碎裂的方式跟玻璃和其他易碎物體非常相似。由于碎裂泥土產(chǎn)生了大量的塵埃碎片，研究人員杰斯普·科克認(rèn)為，大氣中的塵埃顆粒比我們以前認(rèn)為的要多好多倍。該研究由美國國家大氣研究中心（NCAR）進(jìn)行，研究結(jié)果發(fā)表在12月27日的美國《國家科學(xué)院院刊》上。
對于理解未來氣候變化來說，塵埃在控制大氣中太陽能方面發(fā)揮著重要作用。根據(jù)它們的大小及其他特性，一些粉塵顆粒能反射太陽能量，使地球保持涼爽，另一些能吸收能量，使地球保持溫暖。
塵土顆?？深A(yù)報天氣狀況
“盡管它們很小，土壤中塵土顆粒的聚集方式，在表現(xiàn)效果上就和一只玻璃杯掉落在廚房的地板上相似。”科克說，“研究這種方式，有助于我們?yōu)槲磥須夂蜃兓雌鹨环逦膱D景。”該研究還能提高天氣預(yù)報的準(zhǔn)確性，尤其是在那些沙塵地區(qū)，塵埃顆粒會影響云層、降水和氣溫。
科克的研究集中于飄在空中的礦塵顆粒，當(dāng)沙礫被吹進(jìn)土壤，塵土被擊碎，碎片就被發(fā)射出去，送進(jìn)空氣中。碎片直徑大約50微米，或大約一根人類頭發(fā)的寬度。
zui小的顆粒是粘土級，直徑僅2微米，在大氣中停留約1周，幾乎能周游，它將太陽熱量反射太空，使地球保持涼爽。較大些的顆粒，屬于泥土級，能漂浮幾天。顆粒越大，在大氣中越傾向于產(chǎn)生熱的效果。除了影響大氣中的熱量，灰塵微粒還會沉積在高山積雪場，吸收熱量促進(jìn)冰雪融化。
科克的研究顯示，泥土顆粒對粘土顆粒的比例是目前氣候模型中的2—8倍。他們仔細(xì)地校準(zhǔn)了模型，模擬出大氣中粘土顆粒的實際數(shù)字。
他們在論文中還提到，在涉及到泥土微粒時，模型zui可能出錯。在沙漠地區(qū)，這些較大微粒中大部分在約1600公里大氣范圍內(nèi)打旋，因此計算機(jī)模型要不斷調(diào)整它們的數(shù)量，才能更好地反映未來沙漠地區(qū)的氣候，比如美國西南部和非洲北部。但要根據(jù)模型來確定哪些地區(qū)未來的氣溫是否會上升，上升多少，需要做更多研究。
研究結(jié)果還顯示出，海洋生態(tài)系統(tǒng)導(dǎo)致了大氣中二氧化碳的下降。海洋生態(tài)系統(tǒng)從飄塵中接受的鐵比以前估計的要多很多，鐵增加了生物的活動性，有益于海洋食物鏈通過光合作用攝入碳。
碎片大小分布具有不變性
物理學(xué)家早就知道，某種易碎物體，比如玻璃、巖石甚至原子核，其碎片的形式是可預(yù)測的。它們被擊碎后的殘片大小在一定范圍內(nèi)，小片、中片和大片的分布都可預(yù)測。科學(xué)家指出，這種形式是一種比例變換下的不變性。
物理學(xué)家設(shè)計了數(shù)學(xué)公式來模擬這一過程，通過公式，可預(yù)測易碎物體碎裂后的碎片傳播方式。根據(jù)科克的理論，用這些公式來估計灰塵微粒的大小范圍是可能的。他查閱了1983年德國美因茨大學(xué)氣象學(xué)院兩位科學(xué)家的一項研究，該研究對干旱土地上灰塵的大小分布進(jìn)行了測量?？瓶死盟囊姿槲矬w碎片公式，也對這些土壤進(jìn)行了檢測，確定發(fā)射出的灰塵顆粒的大小分布。結(jié)果令人吃驚，該公式能很好地描述對灰塵顆粒的測量。
“所有這些物體都以同樣方式碎裂。”科克說，“這種想法非常美，這是大自然在混亂中創(chuàng)造秩序的方式。”
美國科學(xué)家認(rèn)為塵土顆?？深A(yù)報天氣狀況