
发布时间:2026-07-07来源:城市生态韧性与低碳智慧治理创新团队
气溶胶-云相互作用(Aerosol-Cloud Interactions, ACI)是当前气候变化评估中辐射强迫不确定性的主要来源之一。卫星遥感作为研究ACI的重要手段,其观测结果往往依赖于所选定的空间统计尺度——不同空间统计尺度可能导致敏感性估计出现显著偏差,然而这种尺度依赖性在区域研究中长期缺乏系统量化。
针对上述问题,本研究以中国东部陆地区域为研究区,利用MODIS和CALIOP卫星2008–2022年的联合观测数据,构建了双重空间尺度分析框架:研究区尺度(4°×4°、6°×6°、8°×8°、10°×10°四种)与观测尺度(10–300 km共十八种缓冲区半径),系统考察了气溶胶光学厚度(AOD)与云滴有效半径(CER)、云滴数浓度(Nd)关系的尺度依赖性,并引入液态水路径(LWP)分层以分离水汽调控的干扰效应。主要发现如下:(1)CER随LWP呈现“快速增长—递减—缓慢增长”三阶段变化,其中递减阶段CER对AOD的敏感性(|SCER|)显著强于快速增长阶段;(2)SCER及Nd对AOD的敏感性SNd均随研究区尺度和观测尺度的扩大而系统性衰减,最优缓冲尺度在6°×6°至10°×10°研究区内呈现时段依赖性变化:AOD下降期(2015–2022年)随研究区增大而增加,高AOD期(2008–2014年)LWP递减阶段则相反;(3)对比两时段,后者|SCER|显著减小且不同研究区间差异趋于收敛,表明污染物浓度下降不仅削弱了ACI强度,也降低了其对研究区尺度的依赖性。该研究首次在区域尺度上系统量化了ACI的双重空间尺度敏感性,揭示了忽视研究区尺度或观测尺度的合理选择可能导致ACI强度高估或低估的风险。研究成果为发展尺度自适应的气溶胶-云参数化方案提供了观测约束,对降低区域气候模式中云辐射强迫评估的不确定性具有重要参考价值。
上述研究成果以Spatial-scale dependence of aerosol indirect effects over eastern China from satellite observations为题发表于Atmospheric Chemistry and Physics。论文第一作者为刘玉琴博士,通讯作者为吝涛研究员(中国科学院城市环境研究所)与Gerrit de Leeuw教授(荷兰皇家气象研究所)。该研究得到国家自然科学基金(42001290、42271299)、厦门市自然科学基金(3502Z202472037)及中国科学院国际人才计划(2025PVA0014_Y1)的联合资助。

图1 多尺度研究设计与CALIPSO-MODIS联合观测方案示意图

图2 SCER最优尺度与研究区范围的关系
(文:城市生态韧性与低碳智慧治理创新团队;图:城市生态韧性与低碳智慧治理创新团队)
附件下载: