日本北见工业大学的佐藤和敏助教与国立极地研究所的猪上淳副教授组成的研究团队，利用通过卫星观测获得的能够区分云相态（水云或冰云）的数据，调查了南大洋及南极洲沿岸区域的冰云丰度。结果显示，在夏季，当上空气温高于约-10℃时，冰云的丰度要比其他温度带高，可能是因为来自海洋生物的颗粒（气溶胶）成为冰核，促进了冰云的形成。而在冬季，会形成海洋飞沫（会将大量云凝结核颗粒从海洋带到大气中）的强风期间，在上空气温高于约-20℃的环境下冰云的丰度会提高。
图1：（a）：CALIPSO在南大洋和南极洲的一日运行轨道（黑线和红线）。颜色表示分析的各个区域（橙色：南极洲，蓝色：南大洋印度洋区域，红色：南大洋太平洋区域，绿色：南大洋大西洋区域）。（b）：通过（a）的红色轨道获得的云颗粒的高度-纬度和经度截面图、云颗粒的种类，以及此次研究定义的水云和冰云。（供图：北见工业大学佐藤和敏助教）
冰云的数量会大大影响地球接收到的太阳能量，因此在高纬度还会影响海冰的形成过程和冰盖的积累。来自海洋的气溶胶颗粒在相对较高的温度下也会促进冰云的形成，因此调查冰云与海洋气溶胶颗粒的关系对了解气候系统及其变化非常重要。但是，此前几乎没有着眼于广阔的南大洋的冰云的观测研究。
研究团队利用通过地球观测卫星“CALIPSO”的观测数据计算出来的云颗粒类型数据集，分析了2006年至2015年在南极和南大洋3个区域（太平洋、大西洋、印度洋）形成的云的相态和气温进。由此发现，存在于高度2千米以下的对流层下层的南大洋的云（低层云）中，在南极洲沿岸区域温度相对比较高的环境下（冬季：-17.5～-10℃，夏季：-7.5～0℃），冰云占所有低层云（水云＋冰云）的丰度提高。在这种高温环境下，如果没有冰核颗粒，就不会形成冰云。
接下来，研究团队调查了冰核颗粒的来源。在冬季的印度洋南极洲沿岸区域（南纬66度以南），气温为-30℃以下时冰云的丰度最高，达到80％以上，即使在相对较高的气温（-17.5～-10℃）下，冰云的丰度也达到50％以上，依然很高。研究发现，存在于这种相对较高的温度下的冰云在从南极洲吹来强冷空气（大气与海洋之间的热交换指数较高）时丰度提高，在热量和蒸发活跃的环境下，来自海洋（海洋中的冰核颗粒）的物质可能也会被带到大气中，从而促进冰云的形成。
另一方面，在夏季的印度洋南极洲沿岸区域，高温环境下的冰云丰度在气温高于-7.5℃时最高，达到60％以上。在冰云丰度提高的同时，海面的叶绿素a的浓度也随之升高，这表明海洋释放的生物源冰核颗粒可能增加了相对高温下的冰云丰度。在大西洋和太平洋的南极洲沿岸区域，冰云的高丰度在各个季节也呈相似的趋势，表明来自海洋的冰核颗粒以相同的过程增加，影响了冰云的增加。
佐藤助教表示：“卫星数据表明，在来自海洋的气溶胶颗粒的作用下，即使相对较高的温度环境下也存在冰云。为证明这些之间的关联性，需要进行大气气溶胶和海水采样等现场观测。研究团队预定在2022年度启动的南极地区观测项目中利用南极观测船‘白濑号’直接观测南大洋上空的云和气溶胶颗粒。”
原文：《科学新闻》
翻译编辑：JST客观日本编辑部
