地球環(huán)境研究所在棕碳的吸光貢獻(xiàn)和直接輻射效應(yīng)模式估算方面取得進(jìn)展

棕碳是重要的短期氣候變化驅(qū)動(dòng)因子之一，其吸光特性可能會(huì)對區(qū)域氣候變化帶來重要影響。通常在氣候模式中假設(shè)生物質(zhì)和生物燃料燃燒是一次棕碳的主要來源，而越來越多的研究表明棕碳的形成是由燃燒條件決定的，低效率的化石燃料燃燒同樣可以產(chǎn)生棕碳。外場觀測表明，尤其是在我國的燃煤采暖季，居民煤炭燃燒排放棕碳的光吸收不亞于生物質(zhì)燃燒的排放。

為準(zhǔn)確估算棕碳的吸光性和輻射效應(yīng)，李國輝研究員團(tuán)隊(duì)將棕碳的主要一次排放源（居民煤炭燃燒、生物質(zhì)燃燒和生物燃料燃燒、車輛排放）以及二次生成棕碳納入?yún)^(qū)域氣候模型。研究表明，在模式中考慮棕碳后的模擬方案，對氣溶膠吸光性特征的模擬有較大的改善。結(jié)果表明，棕碳在華北平原冬季呈現(xiàn)較顯著的空間異質(zhì)性，近地面平均濃度為5.2 μg m-3，河北和汾渭平原是高值區(qū)。而在365 nm波長處棕碳對氣溶膠吸收的貢獻(xiàn)達(dá)16.4%，居民煤炭燃燒是最大的貢獻(xiàn)源。棕碳整體（同時(shí)考慮其散射和吸收性）在大氣層頂產(chǎn)生的直接輻射效應(yīng)平均為-0.09 W m-2。但由于其光吸收對有機(jī)氣溶膠散射效應(yīng)的抵消，使有機(jī)碳冷卻效應(yīng)減弱了約28.0%。華北平原棕碳吸光性帶來的平均輻射效應(yīng)可達(dá)+0.40 W m-2。研究時(shí)段內(nèi)，居民煤炭燃燒、生物質(zhì)燃燒、機(jī)動(dòng)車和二次生成棕碳吸光性帶來的大氣層頂直接輻射效應(yīng)平均分別為+0.26 W m-2、+0.11 W m-2、+0.01 W m-2和+0.02 W m-2。該研究表明氣候模式不僅需要考慮有機(jī)氣溶膠的吸光性，還必須重視化石源尤其是低效燃燒煤炭源排放的棕碳。研究有助于深入理解和認(rèn)識(shí)棕色碳的氣候效應(yīng)，提高模式對未來氣候變化的模擬能力。

研究成果發(fā)表于中科院一區(qū)期刊Atmospheric Chemistry and Physics，第一作者為周家茂高級工程師，通訊作者為李國輝研究員。該研究得到國家自然科學(xué)青年基金（No.42107127）和國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（No.2022YFF0802502）的聯(lián)合資助。

Zhou, J., Wu, J., Su, X., Wang, R., EI Haddad, I., Li, X., Jiang, Q., Zhang, T., Dai, W., Cao, J., Prevot, A. S. H., Tie, X., and Li, G.: Source-explicit estimation of brown carbon in the polluted atmosphere over the North China Plain: implications for distribution, absorption, and the direct radiative effect, Atmos. Chem. Phys., 25, 7563–7580, https://doi.org/10.5194/acp-25-7563-2025, 2025.

不同來源棕碳吸光性的直接輻射效應(yīng)空間分布（a）居民煤炭燃燒源，（b）生物質(zhì)燃燒源，（c）機(jī)動(dòng)車源和（d）二次源