环境学院吴志军课题组在Science Advances发文揭示沙尘气溶胶作为冰核调节云微物理过程和云辐射效应...

　　

大气冰核在云冰形成过程中扮演关键角色，通过改变云的微物理和光学特性，显著影响云辐射效应，进而对地球系统的辐射平衡产生重要影响。青藏高原的变暖速度是过去50年全球平均升温速度的两倍，云可能是影响该地区气候变化的重要因素。然而，大气冰核在青藏高原气溶胶与云相互作用中的作用经常被忽视，特别是该地区大气冰核的来源、浓度和空间分布特征尚未得到充分研究。因此，大气冰核研究对于深入理解这一气候敏感地区的云微物理过程和辐射效应，以及提升模式模拟的准确性至关重要。

为解决这一问题，北京大学环境科学与工程学院气溶胶研究小组联合国内外多个研究团队，聚焦沙尘气溶胶占主导且人为活动影响相对较小的青藏高原地区，基于冰核外场观测、多源卫星遥感数据和再分析资料，明晰了青藏高原的冰核浓度、空间分布及其来源，阐明了青藏高原云冰数浓度季节性增高的机制，并深入探讨了该地区春季云辐射效应的长期变化趋势及其对潜在沙尘冰核的响应。

研究发现，青藏高原的冰核浓度呈现出“北高南低”的空间分布特征，沙尘气溶胶对该地区的冰核浓度及其空间异质性起主导作用。进一步研究表明，春季沙尘作为冰核，导致青藏高原混合云中云冰数浓度出现季节性升高。通过分析青藏高原地区云辐射效应的长期变化趋势，使用包括机器学习在内的4种不同方法，可信地识别了影响云辐射效应的关键因素，明确了沙尘（冰核）是该地区云辐射效应的主要驱动因素。自2007年至2019年，青藏高原春季沙尘减少引起的沙尘冰核减少，增强了该地区云的冷却效应。该研究揭示了沙尘冰核在调节青藏高原云微物理过程和云辐射效应中的关键作用，为理解沙尘气溶胶在该地区气候系统中的作用提供了新的视角，也为未来相关气候模型的改进和精确预测提供了重要的科学依据。

沙尘气溶胶作为冰核调节青藏高原云微物理过程和云辐射效应的机制示意图

以上研究成果于2024年9月13日以“Decreased dust particles amplify the cloud cooling effect by regulating cloud ice formation over the Tibetan Plateau”为题发表于Science Advances。北京大学环境科学与工程学院陈景川博士为第一作者，吴志军研究员为通讯作者。北京大学环境科学与工程学院胡敏教授、李少萌教授、朱彤教授，物理学院俞妍研究员、赵传峰教授，上海交通大学/中国科学院西北生态环境资源研究院徐建中研究员，上海师范大学燕亚菲副教授，美国国家海洋和大气管理局Paul Ginoux高级科学家，科罗拉多州立大学Paul J. DeMott高级科学家共同参与了该研究工作。北京大学环境科学与工程学院孟祥馨悦博士、物理学院博士生许睿和中国科学院西北生态环境资源研究院翟立翔博士也参与了该研究。该研究得到了国家自然科学基金创新研究群体项目（22221004）和国家自然科学基金委员会与瑞典科研与教育国际合作基金会合作交流项目（42011530121）的资助。