海浪拍擊岸邊激起的細小浪花,是夏天戲水的美好回憶。然浪花飛濺時,還會產生無數肉眼不可見的細小微粒,稱為「海鹽氣溶膠」(sea spray aerosol)。它們能飄升至空中成為雲凝結核,影響雲產生與消長,調節氣候變化。這些不起眼微粒,其實是影響氣候與空氣品質的重要因子。
最近加州大學聖地牙哥分校更清楚揭露過程。證實海岸線波浪劇烈破碎時,會大幅增加海鹽氣溶膠。這發現不僅有助改善氣候模型精準度,也為理解海洋與大氣交互作用提供全新視角。論文 8 月底刊登於《Science Advances》期刊。
團隊在加州海岸架設先進雷射感測儀和影像捕捉系統,精確測量單一海浪破碎過程。發現海浪於淺水區觸底形成破碎波(breaking wave)時,大量空氣捲入水中,形成無數微小氣泡。氣泡上升至海面破裂時,會在空氣形成含鹽分的細小水滴。這些水滴乾燥使鹽分結晶,就形成海鹽氣溶膠。研究證實,淺水區產生的氣溶膠數量是海面深水區數百至數千倍。
以前全球氣候模型,模擬海鹽氣溶膠生成時,主要認為風速越快產量越多,模擬海岸地區氣候時可能與現實脫節。因海岸線海鹽氣溶膠產量高,且產生量與風速非線性關係,反而與海浪破碎過程更有關。之後氣候科學家建立模型時,必須將「海岸線」獨特地理特徵納入考量,才能更準確預測氣候變化趨勢。
世界正面臨極端氣候嚴峻挑戰,沿海城市更首當其衝,數十億人口住在海岸線附近,生活與安全直接受氣候變化影響。如果氣候模型忽略「海岸線海鹽氣溶膠的生成機制」,就可能低估或高估降雨量、霧霾程度及極端氣候頻率。誤差將使沿海城市防災規劃、公共衛生與環境治理缺乏精準依據,加劇社會風險與脆弱性。
海岸線形成微小海鹽氣溶膠,還會被風帶到內陸,影響空氣品質。這些鹽粒除了能成為凝結核,吸附空氣水氣,也會與其他污染物(如硫化物和氮氧化物)發生化學反應,可能促進霧霾或 PM2.5 形成,也能吸附污染物,被雨水帶到地面,有淨化空氣的作用。研究讓我們意識到,海岸線氣溶膠產生不僅是區域性現象,效應甚至會影響內陸數百公里地區。
這項研究揭示全球氣候模型亟須修正的關鍵。海岸線其實是雲凝結合核的重要來源,但過去模型卻長期忽視這點。若能將產生機制納入考量,今後對降雨分布、雲層演變與極端氣候的預測將更準確。面對日益嚴峻的氣候挑戰,唯有不斷精進氣候模型,才能提升社會韌性,並為決策者提供更可靠的依據。
(首圖來源:Pixabay)
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