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全球野火源棕碳的短波辐射效应研究

棕碳气溶胶,吸光性有机气溶胶,气候效应

主题2 大气物理、化学、环境 > 专题2.10 吸光气溶胶理化特性及环境气候效应

全球变暖加剧了野火的频率和严重程度。野火释放大量颗粒物进入大气，包括黑碳和有机气溶胶，通过吸收和散射太阳辐射影响地球气候。黑碳的光吸收特性已相对明确，但有机气溶胶的光吸收组分—棕碳仍缺乏充分约束。棕碳的吸光范围广泛，从主要吸收近紫外波段（300–400 nm）的弱吸收发色团，到吸收延伸至500 nm以上可见光谱的强吸收发色团。近期研究将这种在500nm及以上波段仍具有较强吸光性的组分称为"深色棕碳"，它由分子量较大、具有广泛共轭电子系统的多环芳烃组成。研究发现，在美国西部野火中，深色棕碳对气溶胶总吸收的贡献甚至超过了黑碳。然而，深色棕碳是局部现象，还是野火排放的系统性全球特征，仍不清楚。

在本研究中，我们对全球野火气溶胶观测数据进行了全面分析，包括飞机观测、地基遥感、原位观测和卫星反演，以表征棕碳的光谱吸收特性。通过应用多种吸光分离方法，我们量化了棕碳对短波吸收的贡献，并识别了野火中广泛存在的深色棕碳。将这些精细化的棕碳光学特性纳入全球气候模型，我们给出了野火源棕碳直接辐射效应的更新估算。研究结果揭示了深色棕碳在全球野火排放中的普遍存在，挑战了黑碳在吸光中的主导地位，并突显了棕碳在地球能量收支中未被充分认识的作用。