極地平流層雲
極地平流層雲（英語：polar stratospheric cloud，縮寫為PSC），是冬季極地平流層中15,000–25,000 m（49,000–82,000 ft）高空的雲。當太陽在地平線以下1至6度之間時，以及在冬天和更北緯的地方。PSC的一種主要類型主要由水和硝酸的過冷液滴組成，並且與臭氧孔的形成有關。另一種主要類型僅由冰晶組成，並不被認為是有害的。這種類型的PSC也被稱為珍珠質 （由於其呈虹彩，從珍珠質或珍珠母中衍生而來）。
目錄
概述
極地平流層雲（PSC）是冬季出現在兩極地區平流層中的一種雲，通常分布在離地15km-25km的高度範圍內。部分極地平流層雲在陽光的照射之下會呈現珍珠般的光澤，故而這種雲也稱作「珠母雲」或「貝母雲」，最好在民用暮光下觀察。由於極地平流層雲表面可以吸附並分解氯貯存物質，它在南極臭氧洞的形成中扮演了重要的角色。[1][2]
編隊
與對流層不同的是，平流層非常乾燥，形成雲的機率不高。 但是，在極地冬天的極端寒冷中，可能會形成不同類型的平流層雲，並根據其物理狀態和化學成分對其進行分類。由於它們的高海拔和地球表面的曲率，這些雲將從地平線以下接收陽光並將其反射到地面，在黎明之前或黃昏之後明亮地發光。
PSC在非常低的溫度下形成，低於-78°C（-108°F）。在極地冬季，這些溫度可能發生在平流層下部。在南極 ，低於-88°C（-126°F）的溫度通常會導致II型PSC。這樣的低溫在北極很少見。在北半球 ，山脈產生的背風波可能會在局部降低平流層下部的溫度，並導致形成雙凸透鏡狀的PSC。
陽光在雲層中的前向散射產生珍珠白色的外觀。光學薄雲中的粒子通過衍射產生有色干涉條紋 。 可以使用偏光濾鏡增強顏色的可見性。
類型
PSC分為兩種主要類型，每種類型都包含幾種子類型:
- I型雲一般呈層狀外觀，類似於卷層雲或薄霧。有時，根據其化學成分可以細分，可以使用LIDAR進行測量。 該技術還可以確定雲的高度和環境溫度。它們含有水， 硝酸和/或硫酸，並且是極性臭氧消耗的來源。[3] 之所以出現對臭氧消耗的影響，是因為它們支持產生活性氯的化學反應，從而催化臭氧的破壞，還因為它們去除了氣態硝酸 ，擾亂了氮和氯的循環，從而增加了臭氧的消耗。
- Ia型雲由較大的非球形顆粒組成，由三水硝酸（NAT）組成。
- Ib型雲包含硫酸，硝酸和水的液體過冷三元溶液（STS）的球形小顆粒（非去極化）。
- Ic型雲由固相的亞穩態富水硝酸組成。
- II型雲在北極很少見，具有捲狀和雙凸透鏡亞型[4]，僅由水冰組成。
層狀I型PSC（橙色對流層雲上方的白色雲），在面紗中顯示出精細的水平結構 只有II型雲一定是珠光，而I型雲在某些條件下可以像其他任何雲一樣呈虹彩。 世界氣象組織不再使用本文中看到的字母數字命名法，而僅區分了過冷的層狀酸水PSC和圓弧狀珠狀珍珠質PSC[5]。
外觀
南極地區上空的II型極地平流層雲 I型極地平流層雲由於雲滴直徑較小，肉眼很難分辨，遠看好似薄薄一層淡黃色的面紗，且易與霾或卷層雲混淆。II型極地平流層雲則由於雲滴較大，能夠前向散射陽光而呈現出乳白色、如珍珠般的光澤，有時因為干涉還會帶上顏色（粉紅色或綠色），故它們稱為珠母雲或貝母雲。通過偏振濾鏡可以更好地觀察這些雲的顏色。[6]
影響
I型極地平流層雲能夠在平流層中加速臭氧的分解：在平流層中，雖然氯原子和它的氧化物自由基能夠通過自由基反應催化臭氧的分解，但它們也很容易與二氧化氮及甲烷反應，分別形成穩定的氯硝酸和氯化氫，從而使這種自由基鏈反應難以有效進行。
I型平流層雲則提供了一個界面，氯貯存物質會吸附到這個界面上，並發生化學反應。這種反應一方面使得氯原子從氯貯存物質中釋放出來；另一方面也消耗了氮氧化物，阻止氯貯存物質進一步形成。
最終使平流層中的活性氯原子維持較高的濃度。南極入冬以後，極渦將南極平流層大氣與外界大氣阻隔，平流層內的溫度不斷降低，極地平流層雲開始形成，在其表面上，氯貯存物質不斷消耗，氯單質不斷形成、累積。而當九月第一縷陽光射入平流層大氣時，陽光中的紫外線將催化氯單質分解，產生大量氯原子並催化臭氧分解，最終導致臭氧層空洞。
研究史
早在19世紀，斯堪地那維亞半島上的人就已經發現了珠母雲。20世紀80年代初，人們通過衛星、光學雷達觀測等手段發現南極地區一年中極地平流層雲的出現的頻率隨時間呈現周期性的變化，並在冬季達到極大值。稍後的研究表明極地平流層雲可分為I型和II型兩種，其中I型雲主要由水合硝酸構成。I型雲也是人們發現的第一種不以液態水或冰晶為主要成分的雲。