Quantifying the impacts of cloud seeding on severe winter sea fog dissipation and visibility using a coupled atmosphere–ocean model
本研究表明,氯化钙云播种技术,特别是当在雾层内的较低高度释放时,通过增强碰撞-并合过程并改变海洋边界层条件,能有效加速严重冬季海雾的消散,并提高韩国西海岸沿岸的能见度。
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想象一下,海洋与天空是两位形影不离的好友,它们不断地向彼此低声诉说着秘密。当它们靠得太近,空气变得寒冷而潮湿时,它们有时会决定紧紧地握住彼此的手,从而形成一层厚厚的白色雾毯。这不仅仅是一个美丽的画面;它是一道顽固的迷雾之墙,可以遮蔽机场、阻碍航船,并将繁忙的一天变成彻底的停滞。科学家们早已知道,要理解这种雾,你不能只看天空或只看海水;你必须观察它们是如何相互交流的。他们也一直在研究,我们是否可以通过向空气中撒入特殊的微粒来“唤醒”雾气并使其消失,就像在茶里加糖以使其溶解得更快一样。核心问题在于:这个小技巧真的奏效吗?如果奏效,我们如何在不让雾气先变得更浓的情况下实现它?
这项研究深入探讨了那个谜团,重点关注了2017年晚些时候袭击韩国海岸的一次特别严重的冬季雾事件,该事件导致了超过1100架次航班延误。研究人员构建了一个超级复杂的计算机模拟系统,它就像现实世界的数字孪生体,将大气层和海洋连接在一起,使它们能够像现实生活中那样进行交互。他们利用这个模型测试了一种特定的“破雾”策略:向雾中投放微小的氯化钙颗粒(一种盐类),观察它是否能将那些漂浮的微小水滴转化为更重的雨滴落下到地面,从而净化空气。
以下是计算机模拟揭示的结果。当团队从672米(约2200英尺)的高度投放盐颗粒时,雾气并没有立即消失。事实上,在“播种”后的第一个小时内,雾气实际上变得稍微严重了一些,能见度暂时下降。就好像雾气感到了一丝困惑并抓得更紧了。然而,故事在两小时后发生了变化。到120分钟时,奇迹发生了。盐颗粒成功促使雾滴碰撞并合并成更大的雨滴,随后以轻微细雨的形式落下。这一过程清除了空气,使该地区的平均能见度提升了0.2公里(约0.12英里),其中仁川国际机场附近的某些地点能见度提升了多达1.6公里(约1英里)。
但研究人员并未止步于一种高度;他们玩了一场“如果……会怎样”的游戏,以寻找投放盐的最佳位置。他们模拟了在三个不同高度投放颗粒的情况:高处672米、中间高度410米以及极低处的23米。结果令人惊讶。虽然高空投放最终奏效了,但23米的低空投放显然是赢家。它比高空投放更快、更有效地清除了靠近地面的雾气。研究表明,对于这种特定类型的冬季雾,你必须深入到浓雾的核心才能打破它的魔咒。
论文还强调,使用一个连接海洋与大气的模型至关重要。当他们在没有将两者连接起来的情况下运行模拟时,结果的准确性较低。这种“耦合”模型允许海洋与空气交换热量和水分,它描绘了关于雾气如何形成以及它对盐做出何种反应的更加真实的图景。虽然这项研究是基于计算机模拟而非针对那场特定2017年雾气的现实世界实验(因为他们无法回到过去进行测试),但该模型通过了真实天气数据和一次单独的无人机实验的验证,这让研究人员对他们的发现充满信心。最终,研究表明,如果我们未来想要清除冬季海雾以挽救航班和航船,我们可能需要让无人机飞得低一些,并将盐直接投放到迷雾的心脏地带。
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