近年来气溶胶直接辐射强迫 (ADRF) 的不确定性在逐渐减少，但由于缺乏大范围、高精度气溶胶光学特征的观测，并且模式对气溶胶光学特性和物理化学过程的描述不够准确， ADRF 的不确定性相比温室气体依然很大。
本文分别从时空分布、影响因素和不确定性三个角度梳理了气溶胶直接辐射强迫量化的研究现状，并对未来进行了展望。
首先回顾了气溶胶光学厚度(AOD)和单次散射反照率(SSA)两种气溶胶光学特性及其相应ADRF时空分布的相关研究。 AOD 和SSA在不同的时空尺度上差异明显 ，在经济快速发展的地区如印度AOD呈现增长的趋势且平均值较高，而受环境保护政策影响的地区如北美和欧洲呈现下降的趋势且平均值较低；根据站点观测， 大多数欧洲、北美、非洲和亚洲站点的SSA呈显著增长的趋势，而在生物质燃烧频繁或沙尘爆发的季节，部分地区如深秋和初春的华南和西南地区、春季的华北和西北地区，SSA会下降。未来在全球及大部分区域，随着气溶胶及其前体物排放的下降，ADRF也随之减弱，但减弱的趋势取决于各个区域的发展水平和发展路径。
随后，系统总结了气溶胶光学特征如AOD、SSA、非对称因子(ASY)以及环境因素如地表反照率(SA)、气溶胶高度、气溶胶与云之间的相对位置、不同类型气溶胶之间的相对位置、太阳天顶角(SZA)等对ADRF的影响，并梳理了ADRF对不同影响因素的敏感性及不同影响因素对ADRF评估不确定性贡献的相关研究。研究发现，多数情况下 SSA 是 ADRF 不确定性最大的来源；而在污染严重的地区， SA 和 ASY 造成的误差也不容忽视。
最后，从观测和模式两个角度对提升ADRF评估的精确性做了简要展望。未来需要充分结合各种先进的观测和模式，如多角度、多(高)光谱、偏振的遥感观测、精细的原位测量和地球系统模式，获取更精确的气溶胶和环境信息，改进气溶胶及其前体物的模拟。随着 对气溶胶与辐射相互作用机制理解的加深，以及相应 观测技术和模式模拟能力的进步，ADRF的评估将更加精确。
图1 气溶胶直接辐射强迫研究中原位测量、遥感、模式和再分析数据集之间的关系示意图。其中“①”表示遥感与模式结果的比对，“②”表示原位测量对遥感算法的验证和优化，“③”表示原位测量对模式方案的验证和优化，“④”表示利用同化技术将模式结果形成再分析数据集，“⑤”表示遥感结果与再分析数据集的比对
陈安南, 赵传峰. 气溶胶直接辐射强迫研究进展. 科学通报, 2024, 69(1): 30–44,
https://doi.org/10.1360/TB-2023-0375
转载、投稿请留言
| 关注科学通报 | 了解科学前沿