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      冰球护具:中外科学家在气溶胶间接气候效应研究方面取得突破性进展

      日期 2019-03-11   来源:地球科学部   作者:李积明  【 】   【打印】   【关闭

      北京虎仔冰球俱乐部 www.t7z4.net 图1 太平洋东北部低云云量和云滴数浓度的分布(Nd)。从船舶排放的烟雾颗粒形成云滴并增加Nd。不受船舶排放烟雾影响的区域云滴浓度低(Nd<~30 cm-3),云层在降雨后破裂;而在受烟雾影响的区域,随着Nd增多,降雨被抑制,云量增加。当烟雾从原有船舶轨迹位置扩散时,云量也随之增加。

      图2 卫星反演的云量(左)和云的辐射强迫(右)随云滴数浓度变化。这里云按照几何厚度(CGT)大小分为5类。

        在国家自然科学基金项目(批准号:41561144004和41575136)等资助下,南京大学客座教授Daniel Rosenfeld(一作兼通讯)联合国内南京大学汪名怀教授(共同通讯)、浙江大学俞绍才教授(共同通讯)、陕西省气象科学研究所朱延年博士(共同第一作者)等多家合作团队的研究人员,在气溶胶间接气候效应研究方面取得突破性进展。研究成果以"Aerosol-driven Droplet Concentrations Dominate Coverage and Water of Oceanic Low-level Clouds" (云凝结核变化主导海洋低云云量和云水路径)为题,于2019年1月17日以研究长文的形式在线发表于Science(《科学》)杂志上。论文链接://science.sciencemag.org/content/early/2019/01/16/science.aav0566?rss=1。

        气溶胶颗粒作为云凝结核(CCN)引起云辐射强迫的变化是人类活动引起辐射强迫的重要分量,也是气候评估中不确定性最大的一项。鉴于海洋低云对入射太阳辐射显著的反射作用和所引起的冷却效应,理解气溶胶颗粒如何影响海洋低云性质,进而影响海洋低云辐射强迫,对理解地球系统能量收支和气候变化具有重要意义。

        在早期的研究中,卫星观测的气溶胶光学信号(比如光学厚度或者气溶胶指数)多用来研究气溶胶-云相互作用,但由于气溶胶光学信号受限于反演技术,难以真实代表进入云内的CCN浓度,更无法测量清洁大气中CCN的浓度。在本研究中,科学家们基于新发展的云滴数浓度(Nd)和云底上升速度(Wb)的反演方法,得到了在云底过饱和度下对应的CCN浓度,巧妙地解决了前期使用气溶胶光学信号来研究气溶胶-云相互作用的困难。为了有效分离出CCN和气象要素对云的影响,科学家们使用气象要素(比如云的几何厚度)对云进行分类,然后在每类中研究CCN对云的影响,这样较为有效地排除了气象要素对结果的干扰。由于上述技术的突破,研究发现在给定气象条件下,CCN的变化可以解释海洋低云辐射强迫的大部分变化(75%),这里主要是通过影响云水路径和云量来实现的。这一结果表明CCN对海洋低云辐射强迫的影响在之前的研究中被严重低估。

        该研究结果极大提高了对气溶胶间接气候效应的认识,这对评估人为气溶胶引起的致冷效应的大小,人类活动引起的气候变化以及未来气候的预估等具有重要意义。




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