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气溶胶混合态模拟及其对天气气候的影响

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主题2 大气物理、化学、环境 > 专题2.15 污染物的跨圈层行为、效应与协同模拟

气溶胶作为连接大气成分、天气气候与人类活动的重要介质，其跨圈层行为及多尺度反馈过程仍存在显著不确定性。传统大气化学模式多采用内混或简化混合假设，难以刻画气溶胶在排放—输送—化学转化—云相互作用过程中的真实演化路径。本研究基于完全分辨粒径–组分结构的气溶胶混合态模型（SCRAM），系统分析了气溶胶从新鲜排放到老化混合过程中，其微观结构演变如何影响区域空气质量与气候效应。结果表明，混合态通过改变颗粒的光学特性、吸湿性及云凝结核（CCN）活性，显著调制短波辐射收支与云过程，并进一步反馈至边界层结构与污染积累过程。同时，混合态对无机气溶胶（硝酸盐与铵盐）的生成具有重要影响，从而影响PM₂.₅浓度及其健康风险评估。区域三维模拟与单颗粒观测对比显示，引入混合态解析能够有效提升对黑碳老化过程及颗粒群复杂性的再现能力。相关结果表明，气溶胶混合态是连接“微观粒子结构—宏观气候效应”的关键桥梁，其在跨圈层协同模拟中的作用不可忽视。未来需进一步发展与气象模式和气候系统的深度耦合框架，并结合AI方法提升混合态参数化效率与不确定性评估能力，以支撑空气质量与气候变化的协同治理。