碳質氣溶膠是氣候變化的重要驅動因子之一,特別是其中的黑碳,由于強烈的吸光作用而得到廣泛關注。而對于有機氣溶膠,以往的研究大多認為對太陽輻射只存在散射作用。近期的研究提出,在吸光能力較強的黑碳和無吸光性有機碳之間還存在一類由類腐殖質(Humic-like substances, HULIS)等物質組成的黃色或棕色有機物質,該類吸光性有機物質被定義為棕碳(Brown carbon)。棕碳的吸光能力隨波長變短迅速增強,因此在地表輻射平衡中具有不可忽視的作用。
在中國科學院納木錯多圈層綜合觀測研究站的大力支持下,中國科學院青藏高原研究所博士生武廣明(第一作者)和研究員叢志遠(通訊作者)等對大氣氣溶膠進行了系統采樣。與其他實驗室合作,發現氣溶膠中HULIS的含量和吸光特性具有顯著的季節差異,夏季含量明顯高于冬季(圖1,左上),而冬季的吸光能力是夏季的2-3倍(圖1, 右上)。通過與有機示蹤物(左旋葡聚糖:指示生物質燃燒。蘋果酸和庚二酸:指示二次形成過程)的相關性分析發現,納木錯冬季大氣HULIS主要來自于生物質燃燒,而夏季主要受大氣中二次反應過程的影響(圖2)。后向氣團軌跡分析和衛星火點分布圖進一步表明,納木錯地區冬季大氣HULIS受到南亞生物質燃燒長距離傳輸的影響,夏季HULIS的前體物主要來自于印度東北部的人為排放與植被揮發(BVOCs)等(圖3)。
這項研究較為全面地揭示了高原中部棕碳氣溶膠的吸光特性、來源區域及環境意義,提升了對大氣有機氣溶膠輻射效應的認識,同時也為區域氣候模型提供了重要基礎數據。
該研究成果近期發表于Environmental Science & Technology。上述研究結果得到了優秀青年科學基金項目(41522103)、國家自然科學基金重點項目(41630754)和國家杰出青年科學基金(41625014)的資助。
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