黑碳气溶胶是大气中重要的吸光性气溶胶，可通过直接和间接辐射强迫影响地-气系统的能量平衡，沉降至雪冰表面后引起气溶胶-雪冰辐射反馈效应，进而对区域及全球的气候产生影响。北极地区是全球气候变暖的放大区，黑碳气溶胶排放的增加可能是加剧该地区变暖的重要影响因素之一。
近日，中国科学院西北生态环境资源研究院研究员康世昌团队联合中山大学科研人员，利用区域气候化学耦合模式WRF-Chem，初步探讨北极地区气象要素和大气稳定度对黑碳-云-辐射相互作用的响应。模拟结果显示，WRF-Chem模式能够较好地呈现出气象要素和黑碳浓度的时间变化特征；北极地区冬季黑碳浓度高于春季，冬季黑碳引起的近地表气温变化也更为强烈；气温变化导致的区域环流异常进而对水汽的分布产生影响。因此，黑碳引起的近地表水汽混合比的变化与气温的变化具有相似的空间分布格局。此外，近地表气温和水平风的变化也反映在边界层高度上。通过分析黑碳引起的地表辐射变化，发现受云量影响的下行长波辐射对北极地区冬季的近地表气温具有重要影响，其中云量增加引起的下行长波辐射的增强导致近地表气温的升高。春季近地表气温的变化相对较小，可能是地表长波和短波辐射变化相互补偿的结果。上述对北极冬、春季霾发生阶段黑碳气溶胶的气候效应研究，为进一步全面评估黑碳气溶胶对北极变暖的影响奠定基础。
相关研究成果以Investigation of black carbon climate effects in the Arctic in winter and spring为题，发表在Science of the Total Environment上。西北研究院博士生陈欣桐为论文第一作者，康世昌为论文通讯作者。研究工作得到中科院前沿科学重点研究项目、国家自然科学基金以及冰冻圈科学国家重点实验室基金的资助。
图1.冬季(a)和春季(b)黑碳引起的2m处气温的平均变化
图2.冬季和春季黑碳引起的地表向下长波(a, b)和短波辐射(c, d)的平均变化
