气溶胶-云相互作用对地气系统的冷却辐射强迫被认为有可能抵消温室效应。大气中人为气溶胶的增加影响水云中云滴的粒径分布（云滴谱型），进而引发云辐射强迫的变化，这一过程被称为离散效应，是气溶胶-云相互作用的重要组成部分。然而，由于缺乏卫星数据的相关全球定量方法，当前基于观测估算气溶胶气候效应的研究通常忽略离散效应，造成了不可忽视的系统性偏差。另外，当前气候模式中的云滴谱型参数化方案几乎都基于区域性的飞机观测而构建，缺乏基于全球尺度观测数据的定量对比和有效验证，限制了参数化方案的改进与发展。该研究提出了基于云微物理过程机理和相关方程理论推导的新方法，结合多角度偏振卫星POLDER的观测，首次实现了液态层状云中离散效应影响气溶胶-云相互作用的全球定量评估。
结果显示：离散效应分别抵消了由云滴数浓度变化和液水路径调整引起气溶胶-云相互作用的7%和-1.4%，部分削弱了气溶胶对全球变暖的冷却作用。在此基础上，研究团队还构建了基于全球云滴谱型参数卫星数据集的新参数化方案，有望改善气候模式对全球液态层状云云滴谱型及离散效应的模拟能力。该研究提出的定量方法和参数化方案不仅深化了对离散效应的科学认知，也为气候模式提供了具有全球代表性的云滴谱型计算方法和评估数据，对于提升气溶胶-云相互作用的估算准确度、降低气溶胶气候效应的模拟不确定性有重要意义。
云滴谱谱型参数及离散效应影响的空间分布
用于计算离散效应的关键参数在全球、陆地和海洋的概率密度分布
核心PI
彭怡然 |
清华大学
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文章信息：
上述研究成果发表于国际权威期刊《Nature Communications》。清华大学地球系统科学系2019级博士生王恒琪为论文第一作者，彭怡然副教授为论文通讯作者为文章通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金（42175096和42025504）、河北省重点研发项目（20375402D）、国家科技部重点研发项目（2023YFB3905900）、国家重大科技基础设施项目“地球系统数值模拟装置”和国家留学基金等项目支持。
论文发表：
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