近日 ， 南太平洋岛国汤加海底火山喷发 ， 一时间引发了公众对火山喷发是否对未来气候产生影响、是否可以给地球“降温”的讨论 。
文章图片
FY-4B静止气象卫星洪阿哈阿帕伊岛火山灰云扩散过程监测（2022年1月15日15时45分至21时 汤加时）
虽然这一问题还有待研究 ， 但是以往的一系列研究表明 ， 火山爆发向大气层中注入了含硫气溶胶 ， 这些气溶胶进入平流层 ， 输送到更大的区域范围 ， 将更多的太阳辐射反射出去 ， 从而在大气层内产生冷却效应 。 那么 ， 人类活动产生的气溶胶会不会有同样的效果呢？
【相互作用|人为排放的气溶胶“降温”能力被低估】其实 ， 近几十年来 ， 人类活动对气候变化的影响一直备受关注 ， 而其中如何量化人为排放的气溶胶所导致的气候效应 ， 是这一领域的前沿课题 ， 也是研究的重点和难点 。
气溶胶-云相互作用的不确定性大 但非常重要
马晓燕表示 ， 有别于在大气中居留时间较长、空间分布比较均匀的温室气体 ， 气溶胶粒子存留的时间相对较短 ， 一般为几天到几周 ， 空间上也很大程度上取决于排放源 ， 因此具有较大的时间和空间不确定性 。 气溶胶化学成分比较复杂 ， 既包含了散射性较强的气溶胶 ， 比如硫酸盐气溶胶、硝酸盐气溶胶等 ， 也包含了吸收性较强的气溶胶 ， 例如沙尘气溶胶、黑碳气溶胶 ， 因此气溶胶本身的不确定性就很大 。
而不同性质的气溶胶粒子是否能够作为云凝结核（CCN）或冰核（IN） ， 更是增加了气溶胶-云相互作用问题的复杂性 ， 加上大气热动力条件的影响 ， 增强了科学界对于气溶胶-云相互作用物理过程理解的不确定性 。
IPCC第六次评估报告第一工作组报告指出 ， 在所有气候强迫因子中 ， 气溶胶-云相互作用的不确定性最大 。 而作为验证和约束气候模式的重要手段 ， 基于卫星反演推算的辐射强迫却远低于气候模式的结果 ， 这极大降低了未来气候预测的可靠性 。
文章图片
气溶胶-云相互作用过程以及对于区域和全球辐射平衡和云降水过程的影响 ， 是气候研究和预测中极其重要的过程和环节 ， 因此研究清楚这个问题 ， 对于未来准确的气候模拟和预测至关重要 。
基于数值模拟和卫星观测的RFaci差异巨大
尽管已有大量研究通过各种手段对气溶胶第一间接辐射强迫（RFaci）进行了定量评估 ， 但目前仍未有一致的结论 ， 特别是基于数值模拟和卫星观测的RFaci之间仍存在巨大差异 。 基于卫星观测估算的RFaci通常介于-0.2瓦特每平方米至-0.6瓦特每平方米之间 ， 而模式模拟的RFaci在-0.3瓦特每平方米到-1.8瓦特每平方米之间 ， 强度远大于前者 。 此外 ， 利用卫星观测约束数值模式的研究得到的RFaci也低于纯模式模拟值 。
对于造成差异的原因 ， 马晓燕解释 ， 鉴于卫星反演本身的局限性 ， 以往类似利用卫星反演观测的研究 ， 在计算气溶胶-云相互作用导致的气候强迫时 ， 会局限于晴空（即无云）时的观测数据 ， 而当云完全被覆盖时 ， 则无法得到相应的气溶胶反演结果 。
卫星观测存在固有局限
?
鉴于当前气候模式的空间分辨率较低 ， 其在气溶胶活化、云微物理过程参数化方面存在较大不确定性 。
因此 ， 为进一步减小观测和模式之间的差异 ， 获得可信的辐射强迫估计值 ， 进而更准确地预测未来气候变化 ， 从观测角度出发来详细探讨和理解气溶胶-云相互作用 ， 认识现有观测资料在评估间接强迫中的局限性变得尤为重要和迫切 。
此前学界往往更信任卫星观测 ， 并以其为基准评估和改进相应的数值模式模拟结果 。 马晓燕表示 ， 多年来 ， 其研究团队一直致力于利用多平台观测数据（卫星反演、飞机观测、地面观测）分析 ， 并结合数值模拟试验 ， 研究气溶胶-云相互作用的物理机理及其气候效应 。 经过研究发现 ， 观测与模式间的巨大差异很大程度上是由所用卫星观测的固有局限所导致 。 目前 ， 马晓燕团队的研究只考虑了暖云的情况 ， 将在未来开展针对不同云型的相关研究 。
这项成果首次揭示以往观测研究显著低估了气溶胶-云相互作用对地气系统的气候冷却作用 ， 这意味着人为排放的气溶胶可以更大程度地抵消温室气体所导致的全球变暖 。
该工作为今后的研究提供了建设性指导意见 ， 如基于卫星反演资料研究气溶胶-云相互作用时应该重视采样偏差等因素所带来的不确定性 ， 结合其他研究进展 ， 未来有望提供气溶胶间接效应的最优观测评估 ， 并为准确预测人为气溶胶的气候影响提供重要依据 。
推荐阅读
- 最新消息|Rondo解决工业热能问题 未来十年内将全球二氧化碳排放量减少1%
- Europe|英国新车排放达到历史最低水平
- IT|研究认为淘汰全球畜牧业可以快速扭转温室气体排放 避免气候灾难
- 硬件|马士基今年将测试近海充电浮标：可减少船舶闲置时的碳排放
- 新浪科技|DeepMind联合创始人为何退出谷歌，转战风投？
- IT|混合动力汽车是“骗局”？外媒：排放超标 瑞士取消补贴
- 临床中心|山东三院经典建筑设计案例：以人为本，智慧抗疫
- IT|电动汽车销量大增 大众汽车2021年达到欧盟碳排放目标
- 能源|“捕捉”刚性碳排放
- 市民|坚持以人为本 海信助力贵阳智慧城市建设