已知冰顶云的比例取决于云中作为冰晶形成核的尘埃颗粒。然而，此前尚未有研究利用大型数据集对此进行清晰的论证。在2025年7月31日发表的一项研究中，研究人员利用35年的卫星数据证实了这一关系。他们发现，北半球-15°C至-30°C之间冰顶云的比例（即云顶冰层与总频率之比，ITF）与云中尘埃颗粒的丰度密切相关。这对于气候建模至关重要，因为云的辐射强迫和降水将受到云顶是冰层还是水层的影响。
“灰尘”一词会让人感到不便和不适，这并非偶然，因为自然尘埃和人类活动（例如建筑施工、工业生产和车辆行驶）产生的灰尘会将颗粒物添加到空气中，从而造成空气污染，对呼吸系统和心血管系统的健康造成不利影响。在干旱和半干旱地区，沙尘暴会将大量矿物尘埃颗粒吸入空气中。由此产生的空气污染会影响公众健康、环境和辐射收支。
空气中的矿物尘埃在气候系统中也发挥着重要作用。它吸收和散射太阳辐射和热辐射，从而直接影响地球系统的能量平衡。大气中矿物尘埃负荷的任何变化都会改变一个地区的辐射平衡（即由于尘埃或尘埃辐射强迫引起的辐射通量的净变化）。当水蒸气凝结在其上时，尺寸最大为 0.2 微米的空气中颗粒物也会成为云滴形成的种子。这些粒子被称为云凝结核 (CCN)，是云滴的基础，对于云滴的形成以及云和雨的发展至关重要。它间接影响地球的气候系统，包括辐射强迫。作为 CCN 的空气中颗粒物浓度的变化对云的特性、辐射强迫和气候有显著的影响。
云类型和冰总频率 (ITF)
根据云的主要成分是冰晶还是液态水滴，云可分为三种类型。冰云由冰晶构成，冰晶通过围绕冰核粒子（INP，例如矿物尘埃）成核形成。它们通常形成于冰点温度普遍存在的高海拔地区。另一方面，水云主要由液态水滴构成，当大气中的水蒸气在云凝结核（CCN，例如尘埃或盐粒）周围冷却并凝结成液态水滴时形成。混合相云同时包含冰晶和过冷水滴。过冷水滴冻结在冰晶或其他冰粒上，导致其质量和密度显著增加的过程称为噼里啪啦。噼里啪啦主要出现在温度介于-5°C 至 -25°C 之间的混合相云中，在这些地方，过冷水滴与冰晶碰撞后会冻结。冰占总频率 (ITF) 是指在云顶观测到的冰云占总云量的比例。
矿物尘埃对气候系统的影响过程已被充分了解，但研究人员仍需解决至少两个问题。
首先，在估算矿物尘埃对全球气候的直接和间接影响方面存在不确定性。美国国家航空航天局（NASA）在国际空间站上安装的地球表面矿物尘埃源调查（EMIT）任务通过绘制地球干旱地区的矿物尘埃成分图并为气候建模提供全球数据集来解决这个问题。该任务于27年2022月2024日首次提供地球图像，取得了里程碑式的成就。去年，即2026年，该任务进入延长阶段，至少持续到XNUMX年。
其次，虽然人们早就知道冰顶云的比例取决于云中充当冰晶形成核心的尘埃颗粒。然而，大型数据集并未清楚地证明这一点。在31年2025月35日发表的一项研究中，研究人员利用15年的卫星数据证实了这种关系。他们表明，北半球在−30°至−XNUMX°C之间冰顶云的比例（即云顶冰占总频率或ITF）与云中尘埃颗粒的丰度密切相关。这对于气候建模很重要，因为云层的辐射强迫和降水将受到其顶部是冰层还是水云层的影响。
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（致谢：感谢印度国家物理实验室（CSIR-NPL）首席科学家萨奇达南德·辛格博士对本文主题和编辑工作提供的宝贵意见）
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参考文献：
- Villanueva D. 等人，2025. 尘埃驱动的液滴冻结解释了北半球温带地区的云顶相。《科学》，31年2025月389日，第6759卷，第521期，第525-XNUMX页。DOI： https://doi.org/10.1126/science.adt5354
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- 大气矿尘对气候的影响：EMIT 任务实现里程碑 （1 August 2022）。
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 in the Northern Hemisphere between −15° and −30°C strongly correlates with the abundance of dust particles in the clouds. This is important for climate modelling because radiative forcing and precipitation of the clouds will be influenced by whether they are topped by a ice or water cloud layer.){kind=link}