来源:南京大学新闻网 发布时间:2019/1/21 10:34:57
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南京大学:温室气体增暖效应或被严重低估

 

近日,南京大学大气与地球系统科学教育部国际合作联合实验室中外团队在气溶胶间接气候效应研究上取得突破性进展,研究成果以《Aerosol-driven droplet concentrations dominate coverage and water of oceanic low-level clouds》发表在《Science》杂志上。该成果揭示在给定气象条件下,通过影响云水路径和运量,云凝结核(CCN)的变化可以解释海洋低云辐射强迫的大部分变化(75%)。这表明CCN对海洋低云辐射强迫的影响在之前的研究中被严重低估了,同时也意味着先前的研究可能严重低估了温室气体的增暖效应。该成果提高了现有研究对人类活动引起的气候变化的认识,也对预估未来气候变化具有重要意义。

气溶胶颗粒作为云凝结核引起云辐射强迫的变化是人类活动所引起辐射强迫的重要分量,也是气候评估当中不确定性最大的一项。鉴于海洋低云对入射太阳辐射显著的反射作用和所引起的冷却效应,理解气溶胶颗粒如何影响海洋低云性质,进而影响海洋低云辐射强迫对理解地球系统能量收支和气候变化具有重要意义。之前研究中所使用的基于卫星观测的气溶胶光学信号(比如光学厚度或者气溶胶指数)研究气溶胶-云相互作用的方法,因为受限于反演技术,难以真实代表进入云内的CCN浓度,更无法测量清洁大气中CCN的浓度。此外,如何分离出CCN和气象要素对云的影响,是该类研究的另一难点。在本研究中,针对这两个难点,研究人员提出新的方法:通过新发展的云滴数浓度(Nd)和云底上升速度(Wb)的反演方法,得到了在云底过饱和度下对应的CCN浓度,巧妙地解决了前期使用气溶胶光学信号来研究气溶胶-云相互作用的困难;通过基于气象要素对云进行分类,再针对每一类分别研究CCN对云的影响,有效地排除了气象要素的干扰。

图1. 北美洲西边太平洋海域的卫星图像。

颜色表示云滴数浓度,单位为立方厘米。通过观察云滴数浓度的分布,可以很容易的辨别船舶排放的尾迹。当每立方厘米的云滴数量大于50时,降水被抑制的同时云的覆盖面积更大。而在船舶排放尾迹交汇处,云滴的浓度和云面积更大,更大的由小云滴组成的云层导致更多的太阳能量被反射回太空。

此项研究工作由以色列希伯来大学Daniel Rosenfeld教授领衔,联合了国内外学者一同完成,包括来自陕西省气象科学研究所朱延年博士、南京大学汪名怀教授、美国马里兰大学Youtong Zheng博士、德国莱比锡大学Tom Goren博士和浙江大学俞绍才教授。该论文共同第一作者为Daniel Rosenfeld教授和朱延年博士,共同通讯作者为Daniel Rosenfeld教授、汪名怀教授及俞绍才教授。大气与地球系统科学国际合作联合实验室为中外团队的学术合作与交流提供了重要平台和支持。Daniel Rosenfeld教授是南京大学大气科学学院兼职教授,担任大气和地球系统科学国际合作联合实验室学术与咨询评估委员会委员。文章共同通讯作者之一,南京大学汪名怀教授为国际合作联合实验室主任。Daniel Rosenfeld教授多次到访国际合作联合实验室,与实验室中方成员展开学术合作并对实验室发展提供指导意见。依托国际合作联合实验室,Daniel Rosenfeld教授与朱延年博士于2018年10月在南京大学举办气溶胶-云-物理讲习班,共同培养人才和增进双方在气溶胶-云相互作用领域合作。

图为Daniel Rosenfeld教授主持气溶胶-云-降水物理讲习班合影(2018年10月)(一排左二为朱延年博士,一排左三为汪名怀教授,一排左四为Daniel Rosenfeld教授)

大气与地球系统科学国际合作联合实验室,作为南京大学第一个也是目前唯一一个获教育部批准的国际合作联合实验室,是国家推动综合改革,实现国际化引领的重要计划,在教育部、南京大学、赫尔辛基大学及江苏省气候变化协同创新中心等支持下,自成立以来已经取得一批前沿性的科研成果。此次在气溶胶间接效应合作研究中取得的突破性进展,彰显了国际合作联合实验室在推动学术合作与交流中扮演的重要角色,是积极开展富有成效的国际合作,扩大国际影响的典范。

图为大气与地球系统科学教育部国际合作联合实验室学术与咨询评估委员会2018年10月会议合影(二排右三为汪名怀教授;一排右四为Daniel Rosenfeld教授)

相关论文信息:Daniel Rosenfeld*#, Yannian Zhu#, Minghuai Wang*, Youtong Zheng, Tom Goren, and Shaocai Yu*, 2019. Aerosol-driven droplet concentrations dominate coverage and water of oceanic low level clouds, Science, 17 January 2019, Vol 363, Issue 6424.Doi:10.1126/science.aav0566.

(大气科学学院 大气与地球系统科学国际合作联合实验室 科学技术处)

 
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