为什么低层云在日食期间消失

随着地表变冷，积云迅速消散。这不仅对 4 月 8 日日食追逐者来说是个好消息，而且对遮挡太阳的地球工程工作也有影响。

日食的光辉是我们这个世界所独有的——太阳系中没有其他地方的行星的月亮能够如此完美地阻挡太阳的光线。这些事件的快速而短暂的黑暗影响了地球上的许多事物，包括动物行为和电离层中的波浪。研究人员现在发现，在最近的一次日环食期间，当月球的阴影掠过地球时，积云覆盖率平均下降了四倍多。研究小组提出，日食这一鲜为人知的方面对于旨在阻挡阳光的地球工程工作具有重要的教训。

天空中的实验

荷兰代尔夫特理工大学地球科学家维克多·J·H·特里斯 (Victor J. H. Trees) 表示，每年各地都会发生 2 到 5 次日食，这些事件为科学研究提供了绝佳的机会。 “日食是独特的实验。”他说，它们使研究人员能够研究当阳光迅速被遮挡时会发生什么。 “它们与正常的昼夜周期非常不同。”

Trees 和他的同事最近分析了 2005 年日环食期间获得的云层覆盖数据，该日环食在欧洲和非洲部分地区可见。他们挖掘了欧洲气象卫星利用组织运营的两颗地球静止卫星收集的可见光和红外图像。特里斯说，进入太空是关键。 “如果你真的想量化云的行为以及它们对日食的反应，那么研究大面积的区域会有所帮助。这就是我们想要从太空观察的原因。”

研究人员重点关注以南苏丹上方为中心、纬度和经度跨度均为 5° 的方形区域。他们利用鸟瞰视角，跟踪了日食发生前几个小时、日食期间以及日食后几个小时的云演化。

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再见，太阳；再见，云

低层积云——往往在 2 公里（1.2 英里）左右的高度达到顶峰——受到太阳遮蔽程度的强烈影响。日食开始后约 30 分钟，当约 15% 的太阳表面被覆盖时，云量开始减少。最大遮蔽度仅约 50 分钟后，云层开始返回。研究小组指出，尽管在非日食条件下，典型的云层覆盖率徘徊在 40% 左右，但在最大遮蔽度期间，只有不到 10% 的天空被云层覆盖。

“大范围的积云开始消失，”特里斯说。

为了深入研究观测背后的物理原理，特里斯和他的同事从相同的两颗地球静止卫星收集了陆地表面温度测量值。特里斯说，对于积云来说，地面温度很重要，因为它们足够低，会受到地球表面发生的任何事情的显着影响。

毫不奇怪，随着月球越来越多地阻挡太阳光，地表温度下降。 “我们知道，即使太阳辐射的微小变化也会对地表温度产生影响，”伊利诺伊州莱蒙特阿贡国家实验室的大气科学家维伦德拉·加特（Virendra Ghate）说，他没有参与这项研究。

研究人员估计 2005 年日食时地表温度的最大变化接近 6°C。他们还发现，表面温度随着遮光率的变化而下降，没有任何明显的时间滞后。这与其他日食期间的观测结果一致。

跟随热度

研究人员得出结论，日食期间地表温度的显着下降是推动积云覆盖变化的原因。加特说，这是合乎逻辑的，因为当相对温暖和潮湿的空气从地球表面升起、冷却并最终凝结成云滴时，就会形成积云。他说，当地表温度降低时，地球表面附近的温度梯度较小，因此推动形成云的空气向上的力也较小。 “你没有浮力来源。”

特里斯和他的同事观察到的延迟——从日食开始到云层开始消散之间，以及最大遮蔽时间到云层开始返回之间——也揭示了一些关于所谓边界层的信息，即地球的最低层。气氛。特里斯说，每一个滞后都有其物理意义。 “它告诉我们空气上升的速度有多快。”

特里斯和他的合作者表示，除了揭示日食期间云消散的物理原理之外，这些新发现还对未来的地球工程工作产生影响。 目前正在讨论减轻气候变化的影响，例如通过向大气中喷洒气溶胶或向太空发射太阳能反射器以防止部分太阳光到达地球。研究人员一致认为，此类地球工程有望为我们的星球降温，但其影响在很大程度上尚未被探索，并且可能是广泛且不可逆转的。

这些新结果表明，随着涉及太阳遮蔽的地球工程努力，云量可能会减少。特里斯说，由于云层反射阳光，任何努力的效果都可能相应降低。研究人员得出结论，在考虑不同的选择时需要考虑到这种影响。

 本文最初发表于Eos.org。阅读原始文章。