研究进展：ScienceAdvances发表我院关于气溶胶受限型海洋低云全球扩张的研究成果
近日，南京大学南京赫尔辛基大气与地球系统科学学院（南赫学院）、南京大学大气科学学院、灾害天气科学与技术全国重点实验室相关团队在Science Advances发表题为“Global expansion of the sensitive aerosol-limited marine cloud regime under emission reductions”的研究论文。研究从全球尺度定量揭示，过去20年及未来碳中和情景下，气溶胶受限型海洋低云呈全球扩张趋势。
气溶胶-云相互作用是人为气候强迫评估的重要不确定性来源。气溶胶可作为云凝结核影响云滴形成和云辐射效应，且具有非线性：污染环境中云滴形成往往受动力抬升等限制，对气溶胶变化响应较弱；较清洁且动力条件适宜时，云滴形成更易受气溶胶可用量限制，对气溶胶变化更为敏感，即气溶胶受限态。然而，长期以来，受限于云凝结核（CCN）与云底过饱和度同步观测的不足，目前对该云态的全球分布及其演变特征仍缺乏系统认识。
研究结合卫星遥感与云动力学分型框架，同步获取云滴数浓度（Nd）与云底最大过饱和度（Smax）数据，构建Nd-Smax联合判别框架。结果显示，2003-2020年，该云态在全球海洋发生频率以每十年4.8%的相对速率上升，北半球达每十年14.7%，美国东部、西欧和中国东部下游海域分别为每十年36.9%、12.4%和19.3%（图A）。其主要机制是北半球人为气溶胶减排导致Nd下降（每十年12.8%），削弱云滴对水汽的竞争和微物理凝结汇，进而促进Smax上升（每十年4.0%）。研究基于观测校准地球系统模式（CESM）判别阈值后，对碳中和情景的预测显示，到2100年，北半球海洋该云态发生频率将由2020年的14.5%升至26.0%（图B），接近较清洁的南半球海洋气候态；上述重点下游海域预计达到2020年的约2至3倍，未来Nd对CCN变化的敏感性也显著高于历史时期（图C）。
(A)历史时期和未来碳中和情景下不同海洋区域该云态的发生频率；(B)该云态发生频率的纬向分布；(C)云滴数浓度对云凝结核的敏感性变化
该研究建立了“气溶胶减排-云微物理变化-云敏感性”之间的定量联系，为约束气溶胶-云相互作用提供了观测依据和模式评估参考。研究强调，随着大气环境持续清洁化，更多海洋云可能进入对气溶胶扰动更敏感的状态，并可能放大气溶胶减排所造成的辐射强迫。未来全球变暖预测和人为气候强迫评估中，需进一步考虑云对气溶胶敏感性随减排而动态演变的影响。
该论文共同第一作者为南京大学南赫学院硕士研究生韩笑和大气科学学院申文祥博士，南京大学汪名怀教授、朱延年副教授为共同通讯作者，合作单位包括以色列希伯来大学和中科天机气象科技有限公司。该研究依托灾害天气科学与技术全国重点实验室和大气与地球系统科学（教育部）国际合作联合实验室完成，得到科技部重点研发计划（2024YFF0809403）、国家自然科学基金（U2342223、42475089、42075093）以及气候变化江苏高校协同创新中心等支持。
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