导读：小小的浮游生物看似不起眼，但它却对地球气候起着至关重要的作用。本文作者为我们介绍了两者之间的联系，也指出了未来研究的方向。
关键词：浮游生物；云滴；反照率
绝大多数海洋生物最终都依靠光合浮游生物。它们又被叫做微藻，这些极小的微生物居住在海表面附近，吸收太阳的能量并通过海洋食物链传递下去。
但这些浮游生物在海面上方也起到了重要作用。在期刊《科学进展》（Science Advances）上发表的一项新研究里，我和我的同事们发现浮游生物能够帮助控制远离大陆的海洋性云的形成。这些云将太阳的能量反射回太空，调节地球的气候，如果没有它们，气温将会更高。
云是由无数小水滴组成的，而这些小水滴则是水蒸气凝结于漂浮在大气层中的微小颗粒物形成的。这些颗粒物被称作云凝结核，而浮游生物能够提供形成云所需的凝结核。
给定体积内这些颗粒物的数量能够帮助确定云中水滴的数目，要知道这对云最终能够反射多少太阳光回到宇宙有很大影响。固定质量的云水中含有的水滴数越多，其反射的太阳光也就越多，因为云中所含水滴的整体表面积增加了。又因为云层反射是地球反射率（又称反照率）的一个重要组成部分，这会对地球的能量平衡产生巨大影响。
显微镜下的各种浮游植物。（图片来源：Gordon Taylor/NOAA）
为了进一步调查浮游生物和云之间的联系，我们观察了南大洋。这片包围南极的海域，是地球上最偏远的地方，远离任何人为源的颗粒物，它还是地球上云最多的地方之一。是什么导致了那里会形成这么多的云？
从太空中计数云滴数
我们分析了南大洋横跨全球，位于南纬35°（穿过澳大利亚，南非的南部）与55°（就在南美的底部）之间地区的卫星云图数据。
南半球夏季的叶绿素a浓度分布图-南大洋充满了生机勃勃的绿色及黄色色块。（图片来源: NASA）
我们发现海洋里浮游生物越多的地区，其上空的水滴数也越多，原因是浮游生物在光合作用中使用的一种叶绿素的浓度也升高了。这意味着浮游生物很可能影响云反照率和反射回太空的太阳能量。
大部分原因可被归结为浮游生物会释放出气体，或通过细胞老化，或是通过被它们的微生物同类——浮游动物——撕裂、吃掉的过程。部分气体或转化为新的固态微观颗粒，或附着于已经存在的颗粒上，它们可以起凝结核的作用。
像南极磷虾这样的浮游动物以浮游植物为生。（图片来源：krill666, CC BY-SA）
不过，我们还发现一些有机物质——可能来自于浮游生物的尸体、其它海洋生物、病毒、细菌等等——通过海雾直接被排放进大气。水可以围绕这些细小颗粒凝结，形成新的云滴（不过有机物质也许会在其它方面影响云滴数，这点在科学上仍有争议）。
保持海洋低温
我们还估计了因为浮游植物形成的云滴阻挡了多少太阳能量到达地球——在夏季高达每平方米10瓦。这与高污染地区下风处的人为源颗粒物的年平均估计效应相当。也就是说，在一个没有浮游植物、没有生命的海洋中，很有可能南大洋的表面温度会更高一点。
从太空观察到的南大洋里的叶绿素。（图片来源：NASA）
不少气候模型都低估了南大洋上空云层反射回太空的太阳辐射量，这会导致在区域海表温度预测以及本地及偏远地区（如热带）的大尺度环流模式计算中出现错误，因此纠正这些错误十分重要。
这些偏差可能部分是因为模型中浮游植物和云形成过程之间的联系与实际不符。有点讽刺的是，我们对自然凝结核“基线”效果理解中的不确定性，也同样是人为气溶胶如何影响气候的不确定性的主要原因之一。
由于其地处偏远、人烟稀少，我们没有多少来自南大洋内云层内部的现场数据资料，这就意味着卫星数据十分珍贵，但也说明该地区需要更多的直接观测。
作者简介：
Daniel Grosvenor，利兹大学地球与环境专业研究员
（翻译：杨玉洁；审校：朱佳莲）
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