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

近日，南京大學大氣與地球系統科學教育部國際合作聯合實驗室中外團隊在氣溶膠間接氣候效應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。該成果提高了現有研究對人類活動引起的氣候變化的認識，也對預估未來氣候變化具有重要意義。

氣溶膠顆粒作為云凝結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，理解氣溶膠顆粒如何影響海洋低云性質，進而影響海洋低云輻射強迫對理解地球系統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星觀測的氣溶膠光學信號（比如光學厚度或者氣溶膠指數）研究氣溶膠-云相互作用的方法，因為受限于反演技術，難以真實代表進入云內的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：通過新發展的云滴數濃度（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星圖像。

顏色表示云滴數濃度，單位為立方厘米。通過觀察云滴數濃度的分布，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教授領銜，聯合了國內外學者一同完成，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。大氣與地球系統科學國際合作聯合實驗室為中外團隊的學術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科學國際合作聯合實驗室學術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合實驗室主任。Daniel Rosenfeld教授多次到訪國際合作聯合實驗室，與實驗室中方成員展開學術合作并對實驗室發展提供指導意見。依托國際合作聯合實驗室，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，共同培養人才和增進雙方在氣溶膠-云相互作用領域合作。

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）

大氣與地球系統科學國際合作聯合實驗室，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合實驗室，是國家推動綜合改革，實現國際化引領的重要計劃，在教育部、南京大學、赫爾辛基大學及江蘇省氣候變化協同創新中心等支持下，自成立以來已經取得一批前沿性的科研成果。此次在氣溶膠間接效應合作研究中取得的突破性進展，彰顯了國際合作聯合實驗室在推動學術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科學教育部國際合作聯合實驗室學術與咨詢評估委員會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 大氣與地球系統科學國際合作聯合實驗室 科學技術處）