Science刊登我校大氣與地球系統(tǒng)科學國際合作聯(lián)合實驗室中外團隊在氣溶膠間接氣候效應(yīng)研究上取得的突破性進展

近日，南京大學大氣與地球系統(tǒng)科學教育部國際合作聯(lián)合實驗室中外團隊在氣溶膠間接氣候效應(yīng)研究上取得突破性進展，研究成果以《Aerosol-driven droplet concentrations dominate coverage and water of oceanic low-level clouds》發(fā)表在《Science》雜志上。該成果揭示在給定氣象條件下，通過影響云水路徑和運量，云凝結(jié)核（CCN）的變化可以解釋海洋低云輻射強迫的大部分變化（75%）。這表明CCN對海洋低云輻射強迫的影響在之前的研究中被嚴重低估了，同時也意味著先前的研究可能嚴重低估了溫室氣體的增暖效應(yīng)。該成果提高了現(xiàn)有研究對人類活動引起的氣候變化的認識，也對預(yù)估未來氣候變化具有重要意義。

氣溶膠顆粒作為云凝結(jié)核引起云輻射強迫的變化是人類活動所引起輻射強迫的重要分量，也是氣候評估當中不確定性最大的一項。鑒于海洋低云對入射太陽輻射顯著的反射作用和所引起的冷卻效應(yīng)，理解氣溶膠顆粒如何影響海洋低云性質(zhì)，進而影響海洋低云輻射強迫對理解地球系統(tǒng)能量收支和氣候變化具有重要意義。之前研究中所使用的基于衛(wèi)星觀測的氣溶膠光學信號（比如光學厚度或者氣溶膠指數(shù)）研究氣溶膠-云相互作用的方法，因為受限于反演技術(shù)，難以真實代表進入云內(nèi)的CCN濃度，更無法測量清潔大氣中CCN的濃度。此外，如何分離出CCN和氣象要素對云的影響，是該類研究的另一難點。在本研究中，針對這兩個難點，研究人員提出新的方法：通過新發(fā)展的云滴數(shù)濃度（Nd）和云底上升速度（Wb）的反演方法，得到了在云底過飽和度下對應(yīng)的CCN濃度，巧妙地解決了前期使用氣溶膠光學信號來研究氣溶膠-云相互作用的困難；通過基于氣象要素對云進行分類，再針對每一類分別研究CCN對云的影響，有效地排除了氣象要素的干擾。

圖1. 北美洲西邊太平洋海域的衛(wèi)星圖像。

顏色表示云滴數(shù)濃度，單位為立方厘米。通過觀察云滴數(shù)濃度的分布，可以很容易的辨別船舶排放的尾跡。當每立方厘米的云滴數(shù)量大于50時，降水被抑制的同時云的覆蓋面積更大。而在船舶排放尾跡交匯處，云滴的濃度和云面積更大，更大的由小云滴組成的云層導致更多的太陽能量被反射回太空。

此項研究工作由以色列希伯來大學Daniel Rosenfeld教授領(lǐng)銜，聯(lián)合了國內(nèi)外學者一同完成，包括來自陜西省氣象科學研究所朱延年博士、南京大學汪名懷教授、美國馬里蘭大學Youtong Zheng博士、德國萊比錫大學Tom Goren博士和浙江大學俞紹才教授。該論文共同第一作者為Daniel Rosenfeld教授和朱延年博士，共同通訊作者為Daniel Rosenfeld教授、汪名懷教授及俞紹才教授。大氣與地球系統(tǒng)科學國際合作聯(lián)合實驗室為中外團隊的學術(shù)合作與交流提供了重要平臺和支持。Daniel Rosenfeld教授是南京大學大氣科學學院兼職教授，擔任大氣和地球系統(tǒng)科學國際合作聯(lián)合實驗室學術(shù)與咨詢評估委員會委員。文章共同通訊作者之一，南京大學汪名懷教授為國際合作聯(lián)合實驗室主任。Daniel Rosenfeld教授多次到訪國際合作聯(lián)合實驗室，與實驗室中方成員展開學術(shù)合作并對實驗室發(fā)展提供指導意見。依托國際合作聯(lián)合實驗室，Daniel Rosenfeld教授與朱延年博士于2018年10月在南京大學舉辦氣溶膠-云-物理講習班，共同培養(yǎng)人才和增進雙方在氣溶膠-云相互作用領(lǐng)域合作。

圖為Daniel Rosenfeld教授主持氣溶膠-云-降水物理講習班合影（2018年10月）（一排左二為朱延年博士，一排左三為汪名懷教授，一排左四為Daniel Rosenfeld教授）

大氣與地球系統(tǒng)科學國際合作聯(lián)合實驗室，作為南京大學第一個也是目前唯一一個獲教育部批準的國際合作聯(lián)合實驗室，是國家推動綜合改革，實現(xiàn)國際化引領(lǐng)的重要計劃，在教育部、南京大學、赫爾辛基大學及江蘇省氣候變化協(xié)同創(chuàng)新中心等支持下，自成立以來已經(jīng)取得一批前沿性的科研成果。此次在氣溶膠間接效應(yīng)合作研究中取得的突破性進展，彰顯了國際合作聯(lián)合實驗室在推動學術(shù)合作與交流中扮演的重要角色，是積極開展富有成效的國際合作，擴大國際影響的典范。

圖為大氣與地球系統(tǒng)科學教育部國際合作聯(lián)合實驗室學術(shù)與咨詢評估委員會2018年10月會議合影（二排右三為汪名懷教授；一排右四為Daniel Rosenfeld教授）

相關(guān)論文信息：Daniel Rosenfeld*#, Yannian Zhu#, Minghuai Wang*, Youtong Zheng, Tom Goren, and Shaocai Yu*, 2019. Aerosol-driven droplet concentrations dominate coverage and water of oceanic low level clouds, Science, 17 January 2019, Vol 363, Issue 6424.Doi:10.1126/science.aav0566.

（大氣科學學院 大氣與地球系統(tǒng)科學國際合作聯(lián)合實驗室 科學技術(shù)處）