CERN CLOUD 實驗驚人發現：海洋浮游生物如何透過甲磺酸影響雲層形成

近半世紀以來，科學家一直爭論微小的海洋生物是否能夠調節氣候。如今，歐洲核子研究組織（CERN）的一項指標性實驗提供了迄今最有力的證據，證明它們確實有這個能力——而且現行的氣候模型長期以來忽略了一個關鍵環節。

2026 年 6 月，CLOUD（Cosmics Leaving Outdoor Droplets）合作組在《自然》期刊發表研究成果，證明由浮游植物排放物所產生的甲磺酸（methanesulfonic acid, MSA），其實是驅動雲種形成的重要因素，其重要性遠超過去認知。這項發現對氣候模型的準確度以及未來暖化預測具有立即性的影響。

從浮游植物到雲層的完整路徑

這條鏈的起點是海洋中的浮游植物。在進行光合作用時，這些微小的生物會釋放二甲基硫（dimethyl sulfide, DMS）——也就是那股熟悉的「海味」的來源。DMS 進入大氣後，與羥基自由基發生氧化反應，生成硫酸和甲磺酸（MSA）。

CLOUD 實驗的重大發現是：MSA 並非無關緊要的副產物。在典型海洋上層對流層與極區的低溫大氣條件下，MSA 是高效的新粒子形成與成長驅動因子，其超低揮發性可與硫酸媲美。這些粒子會逐漸長大，成為雲凝結核（cloud condensation nuclei, CCN）——也就是雲滴形成的「種子」。

這個機制在硫酸單獨無法有效成核的低溫、乾淨海洋空氣中特別顯著。

為什麼這是一項科學典範轉移

數十年來，「CLAW 假說」（以其提出者 Charlson、Lovelock、Andreae 和 Warren 命名）主張浮游植物的 DMS 排放能透過雲層形成來調節氣候。但過去一直被認為機制薄弱或不確定。CLOUD 實驗如今證實，MSA 驅動的路徑是一條主要、且先前被嚴重忽略的途徑——尤其是在南大洋和北極等氣候臨界區域。

CLOUD 合作組表示：「海洋生物圈或許比過去認為的更能補償未來人為氣膠減少的影響。」

氣候模型準確度：雲凝結核濃度出現 50% 的缺口

目前多數全球氣候模型並未納入 MSA 驅動的新粒子形成機制。當 CLOUD 的數據被整合進 EMAC 全球氣膠-氣候模型後，結果令人驚訝：若納入 MSA 驅動的粒子形成與成長，南大洋與極區的雲凝結核濃度竟提升了至少 50%。

這在氣候最重要的區域之一——南大洋——是個巨大的效應。觀測研究也支持此影響：在浮游植物藻華（bloom）期間，雲滴數濃度可以翻倍，雲滴有效半徑縮小 14%，在大氣層頂產生的短波輻射強迫效應高達 -15 W/m²，與高度污染區的氣膠間接效應相當。

隨著人類氣膠污染因空污防制政策而減少，天然浮游植物衍生的氣膠將可能接替部分雲種形成角色，從而改變在更乾淨未來中雲層變化的預測。

對未來暖化預測的影響

這項發現暗示，生物圈的 DMS-雲回饋可能比當前 IPCC 等級模型所假設的更強。這意味著可能存在一種天然的負回饋機制，能部分抵消暖化：

• 極區冷卻效應最強：模型研究顯示，當全球 DMS 排放增加時，最強的冷卻效應發生在北極，並與海冰反照率回饋的變化有關。

• 可能舒緩北極放大效應：如果暖化（可能使海洋溫度升高，促進生物活動與 DMS 排放）反而加強了浮游植物-雲回饋，則可能會抑制北極的預測升溫速率。

• 氣候敏感度不確定性增加：由於 MSA 路徑在目前多數模型中缺席，實際的氣候敏感度——即給定 CO₂ 增量時升溫多少——可能受到影響。

重要但書

此回饋的強度仍存在不確定性。一些早期研究發現，全球尺度上 CCN 對 DMS 排放變化的敏感度很低，CLAW 假說也曾備受爭議。CLOUD 的發現重新點燃並強化了這個論點，但要將 MSA 化學完全整合進地球系統模型並透過觀測數據驗證，仍然在進行中。這項結果非常新（2026 年 6 月 24–25 日發表），尚未接受更廣泛氣候模型社群的評估。

下一步

CLOUD 實驗將持續提供氣膠粒子形成的機制性理解，以便參數化後納入氣候模型。接下來的關鍵步驟包括：將 MSA 化學納入 IPCC 等級的地球系統模型、透過南大洋與北極的實地觀測驗證模型效應、以及評估此回饋在不同暖化情境下如何變化。

現在已經可以確定的是：海洋生物對未來氣候的影響力，可能遠比模型過去所認可的還要大。