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基于体积变量与数-尺寸分布推断包裹黑碳混合态和改进光学评估的反演方法

黑碳混合态,气溶胶光学特性,黑碳气溶胶

主题2 大气物理、化学、环境 > 专题2.2 大气污染-天气气候相互作用

黑碳 (black carbon, BC)对气候系统具有强烈的增温效应，其与不吸光组分的混合状态显著影响BC的增温效应。大尺度模型由于计算限制通常会简化BC混合状态表征，导致光吸收的大幅高估。在稳态假设下，我们提出了一种具有物理基础的反演方法，基于预设的BC核直径数-尺寸分布，通过将BC核的绝对体积和体积分数映射到粒子总数浓度和包裹层厚度分布参数 (k)来推断包裹黑碳颗粒 (coated BC, CBC)的混合状态。引入k值，我们利用高效的查找表重建了用于计算关键光学性质的CBC粒子的二维分布。该反演方法在单粒子解析模型模拟和外场观测中都得到了验证，光学特性的平均相对误差低于5 %。与传统的均匀组分假设相比，我们的方法考虑了CBC颗粒之间的涂层厚度不均匀性，以可忽略不计的额外计算成本改进了模型中的光学评价。这项工作提供了一种实用且可扩展的方案来表示大气模型中的BC混合状态，有助于在空气质量和气候研究中更可靠地评估BC的辐射效应。