20年来，南极云层一直缺乏具有可比性的机载气溶胶测量研究，因为之前的研究活动仅限于沿海地区，导致广阔的 **Antarctic Plateau**（南极高原）内部未被观测到。这一长达20年的数据空白阻碍了用于地球气候建模的准确 **AGI**（大气全球指标）的开发。最近的 **SANAT flight campaign** 终于填补了这一空白，利用 **Polar 6** 研究飞机收集了该大陆内部深处的首批高空气溶胶数据。
为什么20年来一直没有研究南极云层？
南极云层在过去二十年里一直缺乏全面的机载研究，主要是由于在内陆深处操作飞机的极端物流困难，以及历史上科学界对沿海气溶胶分布的关注。由 **Alfred Wegener Institute (AWI)**、**TROPOS** 和 **Max Planck Institute for Chemistry** 合作开展的 **SANAT campaign**，标志着首次在南纬80度以南地区部署现代传感器的任务。
此前数据的缺乏使我们在解释 **AGI** 和其他气候指标时产生了极大的不确定性。据来自 **Leibniz Institute for Tropospheric Research (TROPOS)** 的 **Dr. Frank Stratmann** 称，上一次可比测量发生在一个完全不同的技术时代。通过飞入 **Antarctic Plateau** 深处，团队超越了过去几十年的“沿海偏差”，以了解颗粒物在定义该大陆核心的大型高海拔冰盖上空是如何表现的。
为了克服这些挑战，研究团队利用了 **Polar 6**，这是一座专门的飞行实验室。这架飞机允许科学家探索其他方式无法到达的区域，提供大气的纵向和横向剖面。这些测量对于理解**南极气溶胶和痕量气体的空间分布**至关重要，它们是全球最洁净空气中云层形成的蓝图。
南极反照率与全球变冷
南极反照率效应是一个关键的气候调节器，白色冰面和云层可将高达80%的入射太阳辐射反射回太空。这一过程防止了极地地区吸收过多的热量，有效地充当了地球的主要散热器。云层频率或成分的任何变化都会直接影响地球维持稳定温度平衡的能力。
南极的云层不仅仅是天空中的被动特征，它们是辐射收支的积极参与者。与污染地区的云不同，南极云形成于气溶胶浓度极低的环境中。这使得它们对颗粒物水平的哪怕微小波动也极度敏感。**Alfred Wegener Institute (AWI)** 的 **Dr. Zsófia Jurányi** 强调，理解这些相互作用对于完善科学家用于预测未来全球变暖情景的 **AGI** 至关重要。
**SANAT** 任务专注于这些云层如何与海洋、冰架和内陆高原上空的大气相互作用。通过测量不同高度的属性变化，团队可以更好地预测随着气候变暖，**albedo effect**（反照率效应）可能如何转变。这项研究特别及时，因为南极正面临冰结构前所未有的变化，这可能会从根本上改变其反射能力。
气溶胶：云层形成的种子
气溶胶充当云层的物理“种子”，为水蒸气冷凝成液滴或冻结成冰晶提供必要的表面。在原始的南极大气中，这些颗粒包括从遥远大陆输送过来的海盐、矿物尘埃和烟尘。如果没有这些**云凝结核 (CCN)** 或 **冰核 (INP)**，无论湿度水平如何，云都无法形成。
**SANAT** 团队采用了尖端技术来捕捉这些难以捉摸的颗粒。其中最具创新性的工具之一是 **"T-Bird"**，这是一个被拖在 **Polar 6** 飞机后方60米处的探测器。该仪器独立运行，收集有关气溶胶频率和小规模输送过程的数据，不受飞机自身发动机的干扰。这确保了采样空气的化学成分100%代表自然环境。
2026年1月和2月飞行的初步发现已经产生了一些令人惊讶的结果。来自 **Max Planck Institute for Chemistry (MPIC)** 的 **Prof. Stephan Borrmann** 报告称，在内陆高原发现了“出乎意料的高气溶胶浓度”。这一发现挑战了长期以来认为内陆深处几乎没有颗粒物的观点，表明大气输送机制将气溶胶移向内陆的效率比之前假设的更高。
海冰减少与云层形成之间有什么联系？
海冰减少通过暴露开阔的海水来改变云层的形成，这增加了水分的蒸发和海洋气溶胶向大气的释放。随着海冰退缩，从反射的白色表面转变为深色、吸热的海洋，产生了一个改变 **AGI** 计算方式的反馈循环。这些变化直接影响南大洋上空形成的云的类型和密度。
海冰的减少（自2016年以来已创下历史新低）意味着更多的**海盐气溶胶**通过破浪被发射到空气中。这些自然颗粒是非常有效的**凝结核**。**SANAT** 任务旨在量化这种海洋颗粒的涌入如何影响南极常见的“混合相”云——即同时包含液态水和冰晶的云，它们在当地天气模式中起着重要作用。
此外，海洋与大气之间的相互作用是南极天气的主要驱动因素。通过结合使用 **Neumayer Station III** 的**激光雷达和雷达**技术以及飞行数据，研究人员可以追踪来自公海的气溶胶如何被输送到数千公里外的内陆。这种全面的视野对于确定海冰减少导致的云层覆盖增加是否会产生降温效应（通过反射）或升温效应（通过捕获热量）是必要的。
企鹅排放物如何影响南极云层？
目前没有科学证据表明企鹅排放物直接影响大规模的南极云层形成，因为研究重点是海洋和大气气溶胶源。虽然企鹅通过鸟粪产生氨气，这可能有助于局部氮基气溶胶的产生，但这些生物标志物通常不足以影响广泛的 **AGI** 或广阔 **Antarctic Plateau** 上空云层的形成。
**SANAT flight campaign** 专门针对更大规模的自然来源，如海盐、火山灰和远距离人为污染物。虽然南大洋的生物活动（如浮游植物开花）已知会释放二甲基硫 (DMS) 等促进云层形成的物质，但企鹅等陆生野生动物的贡献仍然是一种局部现象。科学家们更担心全球工业 **AGI** 趋势如何可能将烟尘或硫酸盐沉积到原始的南极冰层上。
**AWI** 和 **TROPOS** 研究人员的重点仍然是 **Neumayer Station III** 的“痕量观测站”，自2019年以来，他们一直在那里进行**冰核**原位测量。这些地面测量为飞行数据提供了基准，确保检测到的任何气溶胶都能根据其化学特征准确分类，无论它们是起源于海洋、陆地还是其他半球的人类活动。
未来气候预测与 SANAT 任务
在 SANAT 任务期间收集的数据将用于提高未来几十年全球气候模拟和天气预报的准确性。通过将这些独特的测量结果整合到现有模型中，科学家可以更好地评估南极大气对全球变暖的反应。这项研究是国际社会了解极地气候系统“临界点”努力的基石。
在接下来的几个月里，各研究所组成的联盟将评估 **Polar 6** 收集的海量数据集。这包括气压、水蒸气含量和温度等**气象变量**，以及捕获的气溶胶的化学特征。目标是建立一套更稳健的 **AGI**，以预测随着南大洋持续变暖和海冰模式转变，云层覆盖将如何变化。
**SANAT** 任务也为未来的任务奠定了基础。随着 **Polar 5** 和 **Polar 6** 飞机自2007年起服役，**Alfred Wegener Institute** 继续挑战极地航空的极限。这些飞行提供了对地球气候引擎的“内部观察”，提供了卫星遥感根本无法比拟的细节水平。随着我们进入气候快速变化的时代，对我们南极知识的这一延迟了20年的更新不仅及时，而且对全球生存至关重要。
- 地点： Antarctic Plateau（南极高原），南纬80度。
- 关键机构： Alfred Wegener Institute (AWI)、TROPOS、Max Planck Institute for Chemistry (MPIC)。
- 主要飞机： Polar 6 (Basler BT-67)。
- 核心技术： T-Bird 拖曳式探测器、激光雷达、雷达、CCN/INP 传感器。
- 发现： 南极内陆气溶胶浓度出乎意料地高。
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