黑碳顆粒物是大氣中重要的溫室物種🏌🏿‍♀️，其全球增溫效應僅次於二氧化碳和甲烷🏦。黑碳的增溫效應直接受限於其對太陽光的吸收能力📰。前期實驗室研究表明，黑碳在大氣中經歷復雜的物理化學過程後👨🏽‍🍼，其吸光能力顯著增強，但這種吸光增強的結論在實際大氣外場觀測研究中並不具有普遍性，成為黑碳增溫效應評估的核心科學難題和重要的不確定性來源🏋🏼‍♂️，進而製約了對當下和未來人為活動導致全球變暖程度的準確認識⛳️。

近日，意昂3体育官网深圳研究生院環境與能源學院黃曉鋒教授課題組與國內外合作者在Cell姊妹刊One Earth（IF=16.2）發表題為“Microphysical complexity of black carbon particles restricts their warming potential”的研究論文。這項研究開發了原位測量黑碳單顆粒水平的多維度微物理特征的技術方法，將其應用於我國華南地區的數次外場觀測研究中🦞，揭示出大氣轉化過程使不規則形狀的黑碳顆粒變為更致密的球形，並增強了黑碳顆粒間微物理性質差異性。進一步針對光吸收增強的閉合歸因研究表明✬，國內外廣泛發現的黑碳吸光“模型-實驗室-外場”之間的差異主要源於三個因素🧞‍♀️𓀏：1）模型和實驗室研究難以揭示真實大氣黑碳顆粒物之間的差異性📯🤵🏼‍♂️；2）理想模型假設對黑碳顆粒的形貌描述不準； 3）對於球形黑碳顆粒🤳🏿，其內部結構存在非理想的空間排列👇🏽🤏🏽。在考慮並量化以上三個因素後，研究最終實現了優化後的模型與外場觀測結果的高度一致性。基於觀測結果的約束，該研究在全球氣候模式中引入一組新的參數化方案✏️，估算得到考慮以上三種影響因素後👯‍♀️👃🏼，黑碳的全球增溫效應顯著下降，直接輻射強迫降幅約為23%。

環境觀測中，不同層面的BC微物理性質對Eabs演化的影響

這項研究基於觀測的框架有助於在測量和模型研究中準確評估含黑碳顆粒的環境和氣候影響🙎🏻‍♀️🧑🏻‍🦯。此外，由於CO₂和黑碳顆粒排放的同源性#️⃣，“碳中和”戰略推動的化石燃料燃燒減排將不可避免地導致黑碳顆粒排放的減少👩🏽‍🦲。受觀測約束的黑碳顆粒輻射強迫計算將有助於評估未來黑碳減排情景下的環境和氣候效益。較小的黑碳顆粒正輻射強迫也可能對氣候敏感性和未來變暖程度產生深遠影響👨‍👧。

老化過程中模型、煙霧箱和實際大氣中含BC顆粒微物理性質和Eabs的演變

黃曉鋒🙎🏻👨🏽‍🎤、意昂3体育官网深圳研究生院環境與能源學院彭妍博士和魏靜博士為論文共同第一作者🦔💂🏼；南開大學環境科學與工程學院彭劍飛教授、意昂3体育官网深圳研究生院何淩燕教授與美國斯坦福大學地球系統科學系王元教授為論文共同通訊作者；南開大學毛洪鈞教授與美國加州理工學院John H. Seinfeld為論文主要合作者。該研究得到國家重點研發計劃（No.2022YFC3701000）、國家自然科學基金項目（No.42175123）以及深圳市科技計劃（No.JCYJ20200109120401943）支持🧑🏻‍✈️。