由加利福尼亚大学圣地亚哥分校领导的一队研究人员首次发现了海洋表面海浪破裂后喷射出的海洋飞沫颗粒化学成分差异的原因。文章发表在6月19日的《美国国家科学院院刊》（PNAS）上，题为The role of jet and film drops in controlling the mixing state of submicron sea spray aerosol particles。
这一发现可以使研究人员更好地了解海洋化学和物理学如何直接影响云层形成过程。进一步的理解可以使气候模式更加准确，因为云层是目前模拟中最难描绘的变量。
加利福尼亚大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋研究所化学与生物化学系教师、著名大气化学教授Kimberly Prather是这个国家科学基金项目的领导者。她指出，这一重大突破显示，这些由海面碎波传播到大气中的水滴拥有不同的化学特性，这些特性主要取决于海浪引起的物理力量。
“这是第一次有人表示，海水水滴的成分差异主要归因于它的产生机制，” Prather说。“我们正在揭示海洋生物学如何影响物理形成过程而产生海洋飞沫气溶胶的。以前的研究大多集中在海洋飞沫物理形成过程上，但是我们的研究表明，化学是许多海气转移过程的核心，这些过程对我们的大气组成以及云层和气候产生了深远的影响。”
一些海洋飞沫气溶胶是在海洋表面满载微生物或有机物质的“薄膜”滴。当这些海洋表面的气泡破裂时，便形成了海洋飞沫气溶胶。大多数研究人员认为所有小于一微米尺寸的气溶胶都是这种类型，然而Prather和其他研究人员表示，还有其他形成云的颗粒源自于“喷射”液滴，它们主要由非常不同的化学物质组成，包括海盐、微生物和其他生物物种。这些新的液滴在弹出气泡的过程中喷射而成。
这两种类型的气溶胶具有在云中形成冰晶的不同能力，这意味着实际上云是否产生降水、降雨或雪，取决于被海洋喷出的微生物类型和相关的生物分子。更重要的是，赤潮期间大量浮游植物的出现改变了膜与喷射液滴的比例，这意味着生物过程可能导致海洋飞沫化学性质的巨大变化并最终影响云层形成。
研究人员发现，波浪破裂喷射产生的颗粒占利于云层形成的亚微米海洋飞沫气溶胶的近一半。为得出这一结论，研究人员在斯克里普斯实验室里将天然海水中的浮游植物泵入波浪发生舱，以此模仿海洋中产生飞沫气溶胶的自然条件。科学家们通过观察电荷来区分波浪上方空气中的这些“薄膜”（film）与喷射液滴（ jet drops）。喷射性海洋飞沫气溶胶比薄膜气溶胶具有更大的电荷。
Prather掌握着大气中颗粒化学成分的先进分析方法，是加州大学圣地亚哥分校环境化学学院（CAICE）气溶胶影响中心主任，这项工作也是在该机构完成。 2013年，国家科学基金会将CAICE命名为NSF化学创新中心，美国还有八个这样的研究中心。研究的共同作者均为生物化学与海洋微生物学的科学家代表。斯克里普斯海洋学家Grant Deane和Dale Stokes为研究工作做出了贡献，并表示在随后的工作中通过测量充满气泡的海洋白浪的持续时间，尝试确定海面气溶胶混合物的组成。
Deane说，任何一个研究人员可能都无法独立完成这项研究，这也使其成为了如何进行复杂环境研究的典范。“这是化学家、生物学家和物理海洋学家之间真正合作的工作，也是这种工作必须采取的研究形式。”
（於维樱 编译）
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