清華新聞網(wǎng)1月20日電 氣溶膠粒子能反射吸收太陽(yáng)輻射，也能作為云凝結(jié)核和冰核改變?cè)品凑章屎驮粕芷凇?span style="text-align: justify; text-indent: 28px;">氣溶膠粒子在大氣中的濃度影響著地球輻射能量平衡和空氣質(zhì)量，進(jìn)而對(duì)氣候和環(huán)境產(chǎn)生重要影響。降水對(duì)氣溶膠濕清除是大氣中氣溶膠主要的匯過(guò)程，尤其是對(duì)于小粒子的氣溶膠顆粒。目前，全球氣候模式被廣泛用于研究氣溶膠的氣候和健康效應(yīng)。但是，跟觀(guān)測(cè)相比，它們都存在“小雨模擬過(guò)多大雨模擬太少”的普遍問(wèn)題。降水強(qiáng)度譜對(duì)氣溶膠濃度在全球尺度的影響至今仍然不清楚。
近日，清華大學(xué)地球系統(tǒng)科學(xué)系王勇研究組聯(lián)合國(guó)內(nèi)外多所研究機(jī)構(gòu)在《自然-地球科學(xué)》（Nature Geoscience）合作發(fā)表題為“小雨對(duì)氣溶膠濃度有與其強(qiáng)度不成比例的主導(dǎo)影響”（Disproportionate Control on Aerosol Burden by Light Rain）的研究論文。該論文揭示了改進(jìn)對(duì)流參數(shù)化對(duì)降水強(qiáng)度譜以及氣溶膠濃度有深遠(yuǎn)的影響，小雨對(duì)氣溶膠濃度有與其強(qiáng)度不成比例的影響。通過(guò)在兩個(gè)先進(jìn)的全球氣候模式（美國(guó)NCAR的CESM1.2.1模式和美國(guó)能源部的E3SMv1模式）中改進(jìn)對(duì)流模擬，小雨（1到20毫米/天）過(guò)多的發(fā)生頻率得到有效地降低（如圖1），這使得氣溶膠濃度全球性的增加，該現(xiàn)象在熱帶和副熱帶地區(qū)表現(xiàn)得尤為明顯。在熱帶雨帶，氣溶膠光學(xué)厚度的增加可高達(dá)0.3。研究顯示，雖然小雨本身強(qiáng)度不大，但由于其高頻出現(xiàn)，依然會(huì)對(duì)氣溶膠長(zhǎng)期累積濕清除量作出主導(dǎo)貢獻(xiàn)（如圖2）。因此，減少小雨發(fā)生頻率會(huì)導(dǎo)致氣溶膠濃度大大增加。這些發(fā)現(xiàn)對(duì)理解降水對(duì)大氣中氣溶膠濕清除的本質(zhì)、氣溶膠-氣候相互作用及其氣候影響有重要的啟示意義。
圖1. 改進(jìn)降水強(qiáng)度頻譜后（第一排）小雨（1到20毫米/天）發(fā)生頻率和（第二排）氣溶膠光學(xué)厚度變化
圖2. 不同降水強(qiáng)度下（a）降水量和（b）氣溶膠濕清除量分布。黑色和灰色線(xiàn)表示不同衛(wèi)星觀(guān)測(cè)、藍(lán)線(xiàn)表示標(biāo)準(zhǔn)的CAM5氣候模式模擬、紅線(xiàn)表示改進(jìn)降水頻譜后的模式模擬。圖（b）右上角數(shù)字為總清除量。
清華大學(xué)地球系統(tǒng)科學(xué)系王勇助理教授為論文第一作者，美國(guó)Scripps海洋研究所的張廣俊教授為論文通訊作者，清華大學(xué)地球系統(tǒng)科學(xué)系博士生夏雯雯、美國(guó)Texas A&M University的劉小紅教授、美國(guó)能源部Lawrence Livermore National Laboratory的謝邵成研究員等為論文合作作者。該研究得到了科技部重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目和國(guó)家自然科學(xué)基金的支持。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41561-020-00675-z
供稿：地學(xué)系
編輯：劉慶辰
審核：李晨暉
