얼음으로 덮인 구름의 비율은 구름 속 먼지 입자가 얼음 결정 형성의 핵 역할을 하는지에 따라 결정된다는 것이 알려져 있습니다. 그러나 대규모 데이터 세트를 사용하여 명확하게 입증되지는 않았습니다. 31년 2025월 XNUMX일에 발표된 연구에서 연구진은 이러한 관계를 확인했습니다.35년간의 위성 데이터를 분석한 결과, 얼음으로 덮인 구름(즉, 구름 꼭대기 얼음 대 총 얼음 빈도 또는 ITF) in 북반구 -15°C ~ -30°C 구름 속 먼지 입자의 양과 강한 상관관계를 보입니다. 이는 기후 모델링에 중요한데, 그 이유는 다음과 같습니다. 구름의 복사 강제력과 강수량은 구름 위에 얼음이나 물 구름 층이 있는지에 따라 영향을 받습니다.
"먼지"라는 단어는 불편함과 불쾌감을 불러일으키는데, 이는 당연한 일입니다. 자연 발생원과 인간 활동(건설, 산업 공정, 차량 이동 등)에서 발생하는 먼지가 미세먼지를 발생시켜 대기 오염을 유발하고, 이는 호흡기 및 심혈관계 건강에 악영향을 미치기 때문입니다. 건조 및 반건조 지역에서는 모래와 먼지 폭풍이 대기 중으로 다량의 광물성 먼지 입자를 뿜어냅니다. 이로 인한 대기 오염은 공중 보건, 환경, 그리고 방사선 수지에 영향을 미칩니다.
대기 중 광물 먼지 또한 기후 시스템에서 중요한 역할을 합니다. 태양 복사와 열 복사를 흡수하고 산란시켜 지구 시스템의 에너지 균형에 직접적인 영향을 미칩니다. 대기 중 광물 먼지의 양 변화는 해당 지역의 복사 균형(즉, 먼지 또는 먼지 복사 강제력으로 인한 복사 플럭스의 순 변화)을 변화시킵니다. 최대 0.2μm 크기의 대기 중 미세먼지는 수증기가 응결될 때 구름방울 형성의 씨앗 역할을 합니다. 구름응결핵(CCN)이라고 불리는 이 입자들은 구름방울의 기반이 되며, 구름방울 형성의 시작과 구름 및 비의 발달에 필수적입니다. 이는 복사 강제력을 포함하여 지구 기후 시스템에 간접적으로 영향을 미칩니다. CCN으로 작용하는 대기 중 미세먼지의 농도 변화는 구름 특성, 복사 강제력 및 기후에 상당한 영향을 미칩니다.
구름의 종류와 나ce-to-total 주파수(ITF)
구름은 주로 얼음 결정으로 구성되는지, 아니면 액체 물방울로 구성되는지에 따라 세 가지 유형으로 나뉩니다. 얼음 구름은 광물 먼지와 같은 얼음 핵 생성 입자(INP) 주변에서 핵 생성을 통해 형성된 얼음 결정으로 구성됩니다. 일반적으로 영하 기온이 유지되는 고지대에서 형성됩니다. 반면, 물 구름은 주로 액체 물방울로 구성되며, 대기 중 수증기가 냉각되어 먼지나 소금 입자와 같은 구름 응축 핵(CCN) 주변에서 액체 물방울로 응축될 때 형성됩니다. 혼합상 구름은 얼음 결정과 과냉각된 물방울을 모두 포함합니다. 과냉각된 물방울이 얼음 결정이나 다른 얼음 입자 위에 얼어붙어 질량과 밀도가 크게 증가하는 이 과정을 결빙(riming)이라고 합니다. 결빙은 주로 -5°C에서 -25°C 사이의 혼합상 구름에서 과냉각된 물방울이 얼음 결정과 충돌하여 얼어붙는 지점에서 관찰됩니다. 얼음 대 전체 빈도(ITF)는 운고층에서 관측된 전체 구름 수 대비 얼음 구름의 비율을 나타냅니다.
광물성 먼지가 기후 체계에 미치는 영향에 대한 과정은 잘 알려져 있지만, 연구자들이 다루어야 할 두 가지 문제가 적어도 있었습니다.
첫째, 지구 규모에서 광물 먼지의 직간접적 기후 영향 추정에 불확실성이 있었습니다. 국제우주정거장에 탑재된 NASA의 EMIT(Earth Surface Mineral Dust Source Investigation) 임무는 지구 건조 지역의 광물 먼지 조성을 지도화하고 기후 모델링을 위한 지구 데이터를 제공함으로써 이 문제를 해결합니다. EMIT는 27년 2022월 2024일 지구를 최초로 관측하며 중요한 이정표를 달성했습니다. 작년 2026년에는 최소 XNUMX년까지 연장 임무 단계로 전환되었습니다.
둘째, 얼음 구름의 비율이 구름 속 먼지 입자에 따라 결정된다는 것은 오랫동안 알려져 왔지만, 빙정 형성의 핵 역할을 하는 먼지 입자에 따라 달라진다는 사실은 아직 명확하게 입증되지 않았습니다. 31년 2025월 35일 발표된 연구에서 연구진은 15년간의 위성 데이터를 사용하여 이러한 관계를 확인했습니다. 연구진은 북반구 -30°C에서 -XNUMX°C 사이의 얼음 구름 비율(즉, 구름 꼭대기 얼음 대 전체 빈도 또는 ITF)이 구름 속 먼지 입자의 양과 밀접한 관련이 있음을 보여주었습니다. 이는 구름의 복사 강제력과 강수가 구름 꼭대기가 얼음층인지 물층인지에 따라 영향을 받기 때문에 기후 모델링에 중요합니다.
***
(승인: 사치다난드 싱 박사(주제와 편집에 대한 귀중한 정보를 제공해 준 인도 CSIR-NPL의 수석 과학자)
***
참조 :
- Villanueva D. 외, 2025. 먼지에 의한 물방울 동결이 북부 중위도 지역의 운정 현상을 설명한다. SCIENCE. 31년 2025월 389일. 6759권, 521호, 525-XNUMX쪽. DOI: https://doi.org/10.1126/science.adt5354
***
관련 기사
- 대기 광물 먼지의 기후 영향: EMIT 임무, 이정표 달성 (1 년 2022 월 XNUMX 일).
***
 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}