一种被提出的称为凝结气溶胶对流增强的过程，取决于云层发展出极高的水汽过饱和度。当这些条件发生时，额外的气溶胶粒子可以形成新的云滴。这可以增加凝结，释放更多的潜热，并可能加速云内的上升气流。
为何早期研究可能忽略了它
飞机观测通常未探测到该过程所需的高水平准稳态过饱和度。然而，这并不意味着大气中从未出现过此类条件。
许多先前的测量集中在极端过饱和不太可能出现的云环境中。这些包括相对污染的云、浅薄暖云，以及在其深厚对流区域下方采样的云。在更高的高度，云滴碰撞、降水形成和更快的上升气流可以减少云滴的总表面积，从而使过饱和度得以积聚。
来自热带云层的飞机数据
发表在《大气科学进展》上的一项新研究检查了NASA“云、气溶胶和季风过程菲律宾实验”期间收集的飞机观测数据。该活动于2019年在菲律宾及附近的热带海洋上空进行。
来自中国、美国和以色列的研究人员利用上升气流速度和云滴尺度分布的测量数据，估算了准稳态过饱和度。该方法捕捉到了空气上升时产生的水汽与水汽在云滴上凝结被消耗之间的平衡。
结果表明，热带对流云可以达到的过饱和度水平远高于以往使用类似方法的飞机研究中所记录的数值。
随着飞机在云层更高处采样，过饱和度增加，在约−5°C时达到约10%。在该温度下，上升气流区域仍主要由过冷液滴组成。
在更低的温度下，估算的过饱和度继续上升。然而，冰开始在这些区域形成，使得仅基于液相的估算变得不太确定。
深对流上升气流中的极端过饱和
最近发表的一项配套研究为这些发现提供了额外支持。研究人员利用德克萨斯州和路易斯安那州沿海上空ESCAPE飞机观测活动的数据，独立探测到了深对流上升气流内部罕见但极端的约11%的准稳态过饱和度。
这些研究共同表明，高水汽过饱和度出现在凝结气溶胶对流增强最可能发生的云环境中。
最大的可靠数值是在云滴浓度相对较低的强上升气流中发现的。当云中含有更多云滴时，它们的总表面积增加。随后更多的水汽凝结在这些云滴上，从而降低了估算的过饱和度。
热带云层内部的隐藏燃料
这些观测并不能证明气溶胶导致采样的云变得更强。相反，它们证明了凝结气溶胶增强所需的大气条件可以在真实的热带对流云内部形成。
高过饱和度充当了“燃料”，额外的细或超细气溶胶粒子可以利用它形成更多的云滴。这些云滴可以增加凝结，释放额外的潜热，并可能增强云的上升气流。
核心发现不仅在于极端过饱和度存在。科学家还必须检查正确类型的云才能探测到它。
“以前的研究着眼于受污染或浅薄的云——这些类型通常不会产生凝结增强所需的高过饱和条件。因此，他们没有看到该机制在起作用也就不足为奇了，”参与了这两项研究的耶路撒冷希伯来大学和武汉大学的Daniel Rosenfeld说。“我们的观测表明：如果你想看到这种机制在起作用，你需要观察海洋上空深厚、洁净的云。”
直接测试云机制
研究人员现在计划通过专门的飞机观测活动更直接地测试这一提议过程。这些研究将比较洁净和受污染的热带对流云，特别关注强上升气流区域。科学家还需要更好地区分云内的液相和冰相。
“最终，我们的目标是提高对气溶胶影响深对流、降雨、闪电和气候的物理理解和预测，”Rosenfeld说。