气溶胶部分内混合与外混合对其效辐射强迫及其气候效应的影响
气溶胶是悬浮于大气中的固、液态颗粒，能够对云的物理性质和大气中的辐射传输过程产生深远的影响。根据物质构成的不同，气溶胶的理化性质也存在很大差异。目前，大多数气候模式将气溶胶看做是内部仅包含一种成分的球形粒子（外混合）来处理，或简单地采用一个增强系数来描述黑碳与其他气溶胶成分混合（内混合）时对光学性质的影响，很少系统地考虑内混合气溶胶在多重物理性质上的差异。观测结果证实，内混合现象在全球均普遍存在，因此忽略内混合造成的影响无疑将增大气溶胶气候效应研究的误差。
国家气候中心张华课题组通过在大气环流模式（BCC_AGCM2.0_CUACE/Aero）中建立了一套气溶胶内混合方案（分别采用Core-shell模型和κ寇拉方程处理内混合粒子的光学和亲水属性），分别模拟了外混合和部分内混合对1850年以来黑碳、硫酸盐和有机碳三种主要人为气溶胶成分的气候效应的影响。结果显示，在1850年到2010年间，人为气溶胶在外混合和部分内混合情况下造成的全球年平均有效辐射强迫分别为−1.87 W m−2和−1.23 W m−2；地表温度分别下降了1.74 K和1.28 K；全球蒸发和降水速率降低了0.14 mm day-1和0.11 mm day-1。由于气溶胶类型和分布的时空特性，混合状态的差异造成的地区性气候效应更加突出。部分内混合情况下，人为气溶胶在北半球造成的降温作用明显减弱，因此也对全球尺度的大气环流产生了影响，赤道辐合带的南移幅度相比外混合有所减少，并因此对低纬度地区的降水造成的明显的影响。
气溶胶的内混合问题十分复杂，物质构成、体积混合比、几何结构的差异都会对内混合粒子的物理属性造成明显的影响。介于理论模型和观测研究的不成熟，本文的研究还存在很大的不确定性。但是，考虑到内混合是一种对气溶胶物理性质更加真实的描述方法，因此本文的方法和结论对于改进气溶胶气候效应的模拟效果、降低气候变化研究的不确定性都具有重要的参考价值。
该论文研究结果已在Journal of Geophysical Research: Atmosphere期刊上发表（doi: 10.1002/2017JD027603）。该项研究得到了国家自然科学基金项目（91644211等资助。
文章链接：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/2017JD027603