近日，南京信息工程大学大气物理学院马晓燕教授领衔的研究团队，揭示了以往基于卫星观测的研究显著低估了气溶胶-云相互作用对地气系统所产生的气候冷却。研究成果已发表在国际知名期刊《自然-通讯》（Nature Communications）。
尽管已有大量研究通过各种手段对气溶胶第一间接辐射强迫（RFaci）进行了定量评估，但目前仍未有较为一致的结论，特别是基于数值模拟和卫星观测的RFaci之间仍存在巨大差异。基于卫星观测估算的RFaci通常介于-0.2 w m-2 至 -0.6 w m-2 之间，而模式模拟的 RFaci 在-0.3 w m-2 到-1.8 w m-2 之间， 强度远高于前者。 此外，利用卫星观测约束数值模式的研究得到的RFaci也低于纯模式模拟值。鉴于当前气候模式的空间分辨率较粗，其在气溶胶活化、云微物理过程参数化方面存在较大不确定性，IPCC在第五次评估报告中将更多的权重置于了卫星观测，估计的最优RFaci由第四次评估报告给出的-0.7 w m-2 降至-0.45 w m-2。因此，为进一步减小观测和模式之间的差异，获得可信的辐射强迫估计值，进而更准确地预测未来气候变化，从观测角度出发来详细探讨和理解气溶胶-云相互作用，认识现有观测资料在评估间接强迫中的局限性变得尤为重要和迫切。
当卫星反演网格被云完全覆盖时，则无法得到对应的气溶胶反演，因此基于卫星观测的研究往往局限于云量较低的情形，采样偏差发生。研究表明，采样偏差会系统性地缺失高云量和云光学厚度的那部分云，而其大多是厚的层积云，对地球系统有着更强的冷却作用。在考虑采样偏差的影响后，云敏感性较之前有所增加，且计算的全球平均RFaci由−0.38增加至−0.59 W m−2，增率达55%，其中陆地增幅则更加明显(133 %)。相较于当前广泛使用的云凝结核（CCN）替代量气溶胶光学厚度（AOD），当使用更准确的fine-mode AOD后，RFaci 进一步增加至−1.09 W m−2。此外，RFaci对于人为气溶胶比高度敏感，在约束采样偏差和不同CCN代理的影响后，基于不同人为比得到的RFaci在−1.02 W m−2至−1.68 W m−2间变化。本文基于优化的方法得到的RFaci不论在空间分布还是全球均值上均更加接近模式结果。这一发现表明先前基于卫星资料的研究很可能大幅低估RFaci。在今后基于卫星遥感的气溶胶-云相互作用研究中，应格外考虑采样偏差等因素的所带来的不确定性。
该论文第一作者为我校大气物理学院博士研究生贾海灵，大物院马晓燕教授与纽约州立大学奥尔巴尼分校余方群教授为共同通讯作者，另一位合作者为德国莱比锡大学气象系Johannes Quaas教授。
论文资讯及链接：Jia, H., Ma, X., Yu, F. et al. Significant underestimation of radiative forcing by aerosol–cloud interactions derived from satellite-based methods. Nat Commun 12, 3649 (2021). https://doi.org/10.1038/s41467-021-23888-1。