气溶胶颗粒对气候的影响程度取决于这些颗粒能在大气中保持多少水分。保持水分的能力被称为吸湿性(K)，而吸湿性又取决于其他因素，尤其是颗粒的大小和化学成分，这些因素可能非常多变和复杂。由马克斯普朗克化学研究所(MPIC)和莱布尼茨对流层研究所(TROPOS)领导的一个国际研究小组通过广泛的调查，能够将气溶胶颗粒的化学成分与吸湿性之间的关系简化为一个简单的线性公式。在发表在《自然通讯》杂志上的一项研究中，他们表明，全球平均吸湿性基本上取决于构成气溶胶的有机和无机材料的份额。

气溶胶颗粒的吸湿性是气溶胶颗粒对气候影响的一个重要因素，因此也是利用全球气候模式预测气候变化的一个重要因素。“保持水分的能力取决于气溶胶颗粒的组成，而气溶胶颗粒在大气中变化很大。然而，在我们的研究中，我们能够证明在气候模型中考虑吸湿性可以做出简化的假设，”Mira Pöhlker解释说。

她是TROPOS“大气微物理学”部门的负责人，也是莱比锡大学的教授。

根据气溶胶和云研究人员的说法，这是第一个使用来自世界各地的测量结果的研究，表明可以使用简单的线性公式，而不会在气候模型中产生巨大的不确定性。

为此，Mira Pöhlker的团队评估了2004年至2020年间16次测量活动的数据，其中吸湿性是通过云凝结核测量来确定的，粒子的化学成分是通过气溶胶质谱法确定的。

这些广泛的数据涵盖了地球上广泛的地区和气候带:从亚马逊热带雨林到亚洲空气污染严重的大都市地区，再到欧洲北极圈的北方松林。

对这些数据集的评估表明:有效气溶胶吸湿性(κ)可以用一个简单的线性公式(κ = ϵorg⋅κorg + ϵinorg⋅κinorg)从有机物质(ϵorg)和无机离子(ϵinorg)的份额中得到。“尽管有机物质的化学成分很复杂，但它的吸湿性可以通过简单的公式成功地捕捉到，”马克斯普朗克化学研究所的组长、该研究的合著者克里斯托弗Pöhlker解释说。

他报告说，当全球平均时，有机颗粒份额的吸湿性为κorg= 0.12±0.02，无机离子的吸湿性为κorg= 0.63±0.01。

新公式对气候预报的影响

为了验证这个新公式，研究人员使用了全球气溶胶气候模型ECHAM-HAM。

“在我们的研究中，我们能够使用实验来证明，可以在这个领域做出简化的假设，而不会对模型结果造成很大的不确定性。这意味着与气候变化有关的调查和预测更加可靠，”Mira Pöhlker总结道。

美因茨马克斯普朗克化学研究所的克里斯托弗Pöhlker报告说:“我们的研究是通过与世界各地的国际合作伙伴进行测量活动，以及在特定研究站(如巴西热带雨林的ATTO天文台)进行长期观测而实现的。”

大气气溶胶与太阳辐射和云的相互作用仍然没有得到充分的了解，并且是模式描述和预测气候变化中最大的不确定性之一。其中一个原因是围绕气溶胶颗粒的吸湿性有许多悬而未决的问题。根据大小和化学成分的不同，微小的气溶胶颗粒可以容纳不同数量的水。这对气溶胶粒子本身对太阳辐射的散射以及云滴的形成都很重要。含有更多水分的粒子将更多的阳光散射回宇宙中，还可以通过形成更多的云滴来起到冷却作用。

作者：莱布尼茨对流层研究所

链接：https://www.sciencedaily.com/releases/2023/11/231121175226.htm

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