南大洋浅对流中的湿沉降，对气候和大气的影响
南大洋具有独特的气象和海洋条件，包括由浅对流驱动的频繁和动态降水模式。湿沉降是一种通过降水去除大气气溶胶的过程，在该地区起着关键作用，尤其是对云凝结核(cloud condensation nuclei，CCN)的行为而言。这些过程受到中尺度细胞对流(mesoscale cellular convection，MCC)的影响，对该地区的云特性、空气质量和整体气候系统产生了重大影响。
湿沉降及其在大气化学中的作用
湿沉降是一种通过降水将颗粒、气溶胶和其他大气物质从大气中去除的过程，它可以显著影响空气的化学成分和云的形成过程。湿沉降影响气候的主要方式之一是影响气溶胶和云凝结核的全球分布。气溶胶通过影响大气的反照率（反射率）和云冷却地球表面的能力，在气候中发挥着关键作用。当云凝结核通过降水被去除时，大气的成分会发生变化，这可能会对云的特性产生下游影响，并最终影响地球的能量平衡。
在南大洋，湿沉降主要由毛毛雨形成驱动，也称为聚结清除。聚结清除是指小云滴结合（或聚结）形成较大的云滴，最终以降水形式落到地面。云凝结核是微小颗粒，是云滴形成的核心，大气中云凝结核的浓度可直接影响云的特性，例如云量、云高和产生的降水量。
浅对流是指垂直空气运动较弱的一种大气对流，导致低空云层和降水的形成，这种对流在南大洋等地区很常见，那里的大气条件导致海洋边界层云的形成，这些云通常具有薄而浅的特点，垂直范围有限。
浅对流的动力学在降水形成中起着关键作用，当浅对流系统内的空气上升时，它会冷却并凝结，从而形成云。这些云可能会产生毛毛雨或降雨，进而将云凝结核从大气中去除。降水的速度和频率取决于各种因素，包括云结构、大气稳定性和水分的可用性。
在南大洋，海洋边界层云的结构（无论是开放云还是封闭云）都会极大地影响降水的频率和强度，进而影响云凝结核的湿沉降。研究表明，开放中尺度细胞对流产生的降水比封闭中尺度细胞对流更频繁、更重。大气中的云凝结核数量也因云结构的不同而有很大差异，开放中尺度细胞对流导致云凝结核浓度较低，而封闭中尺度细胞对流导致浓度较高。
最新的研究发现
一项新的研究探讨了中尺度细胞对流在南大洋湿沉降过程中的作用，该研究利用肯纳克/格里姆角天文台(CGO)的观测数据来，比较了开放和封闭中尺度细胞对流状态对云凝结核浓度和降水动力学的影响研究揭示了两种状态之间的显著差异。
研究发现，云凝结核浓度随中尺度细胞对流类型的不同存在统计学上的显著差异，当开放中尺度细胞对流占主导地位时，云凝结核浓度中值为69cm⁻³，而当封闭中尺度细胞对流占主导地位时，云凝结核浓度中值为89cm⁻³。开放式中尺度细胞对流的降水率较高，平均为1.72毫米/天，而封闭式中尺度细胞对流的降水率仅为0.29毫米/天开放式中尺度细胞对流出现的频率也更高，约为16.7%，而封闭式中尺度细胞对流出现的频率仅为4.5%。这些数字强调了该地区降水强度和频率的显著变化，这直接影响气溶胶的湿沉降。
影响南大洋湿沉降的主要过程是聚结清除，其中小云滴结合形成较大的水滴，这些水滴以降水形式降落，并携带气溶胶。开放式中尺度细胞对流中的聚结清除过程由于降水频率和强度较高而导致气溶胶去除效率更高。这表明，在浅对流频繁的地区，湿沉降对从大气中去除云凝结核和其他气溶胶有显著贡献。
研究还发现，在南半球夏季观测到云凝结核浓度最高和降水量最低，夏季降水量与云凝结核浓度呈负相关，但降水周期与云凝结核周期相差约3小时，表明气象因素在影响降水量方面起主要作用。
这些发现凸显了云结构对云凝结核去除和降水模式的关键影响。在开放的中尺度细胞对流中，更大、更频繁的降水有助于从大气中去除更多的云凝结核，这反过来又会影响云动态和大气成分。相反，在封闭的中尺度细胞对流中，降水率降低意味着云凝结核浓度保持较高水平，这会影响云的形成，并最终影响气候行为。
思考
大气条件（例如温度、压力）的变化如何影响开放式和封闭式中尺度细胞对流的形成和持续性？除云凝结核之外的气溶胶颗粒在湿沉降过程中起什么作用？南大洋的湿沉降如何与其他全球大气系统（如热带或极地地区的大气系统）相互作用？南大洋降水模式的变化对全球气候建模有何长期影响？
参考文献：T. Alinejadtabrizi, F. Lang, Y. Huang, L. Ackermann, M. Keywood, G. Ayers, P. Krummel, R. Humphries, A. G. Williams, S. T. Siems & M. Manton ，Wet deposition in shallow convection over the Southern Ocean. npj Climate and Atmospheric Science volume 7, Article number: 76 (2024) ，doi.s41612-024-00625-1
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