森林、草原或农业废弃物等生物质的燃烧显著影响空气质量、人体健康和区域气候，相关问题是大气环境和气候变化研究领域的国际前沿和热点。每年春季（特别是3-4月），东南亚存在季节性的森林和农田大火，其烟羽可抬升至2-3公里高度并快速传输至我国南部沿海上空，进而产生重要的环境与气候影响。该研究基于多套长期观测资料分析和气象-化学耦合模拟，发现华南沿海春季的低云云量与东南亚大火的排放强度及所在地区上空的气溶胶光学厚度存在显著相关；研究同时发现，虽然东南亚大火的排放总量仅为非洲南部的1/5，二者在下游沿海地区的低云增强几乎相当（图1）。基于CALIPSO卫星的探测，该研究给出了垂直方向上高空的生物质燃烧气团传输与低云增强在年际尺度上的清晰证据（图2）。研究进一步基于WRF-Chem模式的多年模拟再现该现象，揭示出了影响该过程的两大反馈机制：1）垂直方向上气溶胶-云-辐射与大气边界层的相互作用；2）水平方向上气溶胶辐射效应引起的季风反馈所导致的水汽输送与积累（图3）。

图1 基于“观测-再分析差值法”（OMR）获得的东南亚与非洲南部大火所致低云增强以及东南亚地区在不同尺度上低云增强与气溶胶光学厚度的关系

 图2 基于CALIPSO卫星垂直探测揭示东南亚大火烟羽与低云增强之间的关联

图3 东南亚大火导致华南沿海低云增强的气溶胶-云-边界层-季风相互作用机制

 近日，《自然通讯》（Nature Communications）以“Aerosol-boundary-layer-monsoon interactions amplify semi-direct effect of biomass smoke on low cloud formation in Southeast Asia”为题，发表我校大气科学学院丁爱军团队与德国马普化学所等机构的合作研究成果。该文基于系统的资料分析和数值模拟，发现春季东南亚大火排放可显著增强南海北部的低云生成，其中气溶胶-边界层-云-季风的独特反馈机制可显著放大气溶胶半直接效应并在低云增强中扮演关键角色。

 该成果是丁爱军团队在气溶胶-天气/气候相互作用方向的又一最新重要进展，对认识东南亚大火的环境与气候效应以及该地区春季的天气预报、农业活动乃至太阳能利用等均有重要的科学意义和应用价值。论文第一作者为助理研究员丁可博士和黄昕副教授，通讯作者为丁爱军教授和德国马普化学所程雅芳教授，国内外20多位科学家共同参与了该项研究。该工作得到了国家杰出青年基金项目（41725020）、国家自然科学基金优秀青年基金项目（41922038）、江苏省气候变化协同创新中心以及37000cm威尼斯关键地球物质循环前沿科学中心等的资助（大气科学学院）。

论文链接：Ding, K., Huang, X., Ding, A. et al. Aerosol-boundary-layer-monsoon interactions amplify semi-direct effect of biomass smoke on low cloud formation in Southeast Asia. Nature Communications 12, 6416 (2021).

 相关论文：

Huang, X. & Ding, A., Aerosol as a critical factor causing forecast biases of air temperature in global numerical weather prediction models, Science Bulletin 66, 18, 1917-1924, 2021.

Xue, L., Ding, A. et al., ENSO and Southeast Asian biomass burning modulate subtropical trans-Pacific ozone transport, National Science Review 8, 6, nwaa132, 2021.