PNAS：塵埃拼起氣候變化圖

　　一個普通玻璃飲水杯的碎裂，或能作為預測未來氣候變化的線索。據美國物理學家組織網報道，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。由于碎裂泥土產生了大量的塵埃碎片，研究人員杰斯普·科克認為，大氣中的塵埃顆粒比我們以前認為的要多好多倍。該研究由美國國家大氣研究中心（NCAR）進行，研究結果發表在12月27日的美國《國家科學院院刊》（PNAS）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揮著重要作用。根據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。

　　“盡管它們很小，土壤中塵土顆粒的聚集方式，在表現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，有助于我們為未來氣候變化拼起一幅更清晰的圖景。”該研究還能提高天氣預報的準確性，尤其是在那些沙塵地區，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，當沙礫被吹進土壤，塵土被擊碎，碎片就被發射出去，送進空氣中。碎片直徑大約50微米，或大約一根人類頭發的寬度。

　　最小的顆粒是粘土級，直徑僅2微米，在大氣中停留約1周，幾乎能周游全球，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。他們仔細地校準了模型，模擬出大氣中粘土顆粒的實際數字。

　　他們在論文中還提到，在涉及到泥土微粒時，模型最可能出錯。在沙漠地區，這些較大微粒中大部分在約1600公里大氣范圍內打旋，因此計算機模型要不斷調整它們的數量，才能更好地反映未來沙漠地區的氣候，比如美國西南部和非洲北部。但要根據模型來確定哪些地區未來的氣溫是否會上升，上升多少，需要做更多研究。

　　研究結果還顯示出，海洋生態系統導致了大氣中二氧化碳的下降。海洋生態系統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。

　　物理學家早就知道，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測的。它們被擊碎后的殘片大小在一定范圍內，小片、中片和大片的分布都可預測。科學家指出，這種形式是一種比例變換下的不變性。

　　物理學家設計了數學公式來模擬這一過程，通過公式，可預測易碎物體碎裂后的碎片傳播方式。根據科克的理論，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年德國美因茨大學氣象學院兩位科學家的一項研究，該研究對干旱土地上灰塵的大小分布進行了測量。科克利用他的易碎物體碎片公式，也對這些土壤進行了檢測，確定發射出的灰塵顆粒的大小分布。結果令人吃驚，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造秩序的方式。”