日本北見工業大學的佐藤和敏助教與國立極地研究所的豬上淳副教授組成的研究團隊，利用透過人造衛星觀測獲得的能夠區分雲相態（水雲或冰雲）的資料，調查了南大洋及南極洲沿岸區域的冰雲豐度。結果顯示，在夏季，當上空氣溫高於約-10℃時，冰雲的豐度要比其他溫度帶高，可能是因爲來自海洋生物的顆粒（氣溶膠）成爲冰核，促進了冰雲的形成。而在冬季，會形成海洋飛沫（會將大量雲凝結核顆粒從海洋帶到大氣中）的強風期間，在上空氣溫高於約-20℃的環境下冰雲的豐度會提高。
圖1：（a）：CALIPSO在南大洋和南極洲的一日運行軌道（黑線和紅線）。顏色表示分析的各個區域（橙色：南極洲，藍色：南大洋印度洋區域，紅色：南大洋太平洋區域，綠色：南大洋大西洋區域）。（b）：透過（a）的紅色軌道獲得的雲顆粒的高度-緯度和經度截面圖、雲顆粒的種類，以及此次研究定義的水雲和冰雲。（供圖：北見工業大學佐藤和敏助教）
冰雲的數量會大大影響地球接收到的太陽能量，因此在高緯度還會影響浮冰的形成程序和冰被的積累。來自海洋的氣溶膠顆粒在相對較高的溫度下也會促進冰雲的形成，因此調查冰雲與海洋氣溶膠顆粒的關係對了解氣候系統及其變化非常重要。但是，此前幾乎沒有着眼於廣闊的南大洋的冰雲的觀測研究。
研究團隊利用透過地球觀測人造衛星「CALIPSO」的觀測資料計算出來的雲顆粒類型資料集，分析了2006年至2015年在南極和南大洋3個區域（太平洋、大西洋、印度洋）形成的雲的相態和大氣溫度進。由此發現，存在於高度2千米以下的對流層下層的南大洋的雲（低層雲）中，在南極洲沿岸區域溫度相對比較高的環境下（冬季：-17.5～-10℃，夏季：-7.5～0℃），冰雲佔所有低層雲（水雲＋冰雲）的豐度提高。在這種高溫環境下，如果沒有冰核顆粒，就不會形成冰雲。
接下來，研究團隊調查了冰核顆粒的來源。在冬季的印度洋南極洲沿岸區域（南緯66度以南），大氣溫度爲-30℃以下時冰雲的豐度最高，達到80％以上，即使在相對較高的大氣溫度（-17.5～-10℃）下，冰雲的豐度也達到50％以上，依然很高。研究發現，存在於這種相對較高的溫度下的冰雲在從南極洲吹來強冷空氣（大氣與海洋之間的熱交換指數較高）時豐度提高，在熱量和蒸發活躍的環境下，來自海洋（海洋中的冰核顆粒）的物質可能也會被帶到大氣中，從而促進冰雲的形成。
另一方面，在夏季的印度洋南極洲沿岸區域，高溫環境下的冰雲豐度在大氣溫度高於-7.5℃時最高，達到60％以上。在冰雲豐度提高的同時，海面的葉綠素a的濃度也隨之升高，這表明海洋釋放的生物源冰核顆粒可能增加了相對高溫下的冰雲豐度。在大西洋和太平洋的南極洲沿岸區域，冰雲的高豐度在各個季節也呈相似的趨勢，表明來自海洋的冰核顆粒以相同的程序增加，影響了冰雲的增加。
佐藤助教表示：「人造衛星資料表明，在來自海洋的氣溶膠顆粒的作用下，即使相對較高的溫度環境下也存在冰雲。爲證明這些之間的關聯性，需要進行大氣氣溶膠和海水採樣等現場觀測。研究團隊預定在2022年度起動的南極地區觀測專案中利用南極觀測船‘白瀨號’直接觀測南大洋上空的雲和氣溶膠顆粒。」
原文：《科學新聞》
翻譯編輯：JST客觀日本編輯部
