近日，意昂3体育官网物理學院大氣與海洋科學系李婧長聘副教授課題組和中國氣象局國家衛星氣象中心李俊首席研究員課題組合作，發展了基於大氣紅外探測器（AIRS）的熱紅外輻亮度反演夜間氣溶膠光學厚度（AOD）的新算法。相關研究成果以“Estimation of Nighttime Aerosol Optical Depths Using Atmospheric Infrared Sounder Longwave Radiances”（《利用大氣紅外探測器長波輻射估算夜間氣溶膠光學厚度》）為題，於4月24日在線發表在Geophysical Research Letters（《地球物理快報》）7️⃣。 

AOD是表征氣溶膠含量的重要參數👴🏽😨，在氣候變化與環境汙染中發揮著重要作用。然而，現有所有AOD觀測手段均基於氣溶膠散射的可見光📞▶️、紫外等短波輻射🌷，因而缺乏夜間AOD的估計🧏🏿💆‍♀️，難以反映AOD的完整日☝🏻、夜變化特征🧘🏻。為解決這一問題， 該研究首先發現，大氣層頂出射的紅外窗區（8—10m）輻亮度與AOD具有較好的相關關系💍🧑🏼‍🚒，並基於這一原理開發了利用大氣紅外窗區輻亮度觀測的AOD反演算法👊🏽。夜間AOD反演結果與地基月光光度計AOD觀測結果高度一致🧑🏿‍⚕️，驗證了該方法的準確性與可靠性（圖 1）🍏👬🏼。以上算法的理論基礎也被輻射傳輸模擬結果進一步證實。

圖1. AIRS和AERONET AOD的散點分布密度圖 ♥️，虛線表示1:1線和預期誤差的包絡線，黑色實線表示線性回歸線

研究結果表明，夜間AOD與白天相比🐪，在全球大範圍均出現了較明顯的增加，該結論也和地面光度計以及星載主動激光雷達（CALIPSO）的觀測結果一致（圖2）。這可能與夜間邊界層較低、相對濕度較高等因素有關🧑🏿‍🎄。

圖2. 2022年白天和夜間AOD的比較🤖。（a—c）（a）AIRS（填色）+ AERONET（散點）白天AOD的全球分布，（b）AIRS（填色）+ AERONET（散點）夜間AOD的全球分布，（c）AIRS（填色）+ AERONET（散點）夜間AOD減去白天AOD的全球分布🚵🏼🥇；（d—f）類似於a-c🙏🏿，但針對CALIPSO Level 3 AOD

該研究首次實現了基於大氣窗區長波輻射的氣溶膠反演🪀，不僅為夜間AOD反演提供了新思路🚵，揭示了AOD的晝夜差異，同時也強調了長波輻射對氣溶膠反演的重要性。考慮到長波輻射在白天和夜間均具有可用性🚠，並且不受亮地表等因素的限製✋，該方法在環境和氣候研究中具有巨大的應用潛力。

大氣與海洋科學系2021級博士生劉冠宇為該研究的第一作者🤦🏿‍♂️，大氣與海洋科學系2024級博士生嶽勝也參與了研究工作。該研究得到科技部重點研發計劃和國家自然科學基金委的支持。