青藏高原作为亚洲水塔，其上空的云会通过调控区域水资源分布和地表辐射收支进而影响高原乃至整个东亚的天气和气候。然而，在青藏高原地区，针对云形成的重要物理过程——气溶胶活化过程研究却鲜有报道。该地区气溶胶活化性质不明确，增加了区域云降水模拟和气候预测的不确定性。受资于第二次青藏科考项目，兰州大学大气科学学院和西部生态安全协同创新中心的云物理研究团队，于2023年夏秋季在青藏高原南坡亚东站开展了地基原位气溶胶-云-降水综合观测试验(GACPE-STP)，以期揭示该地区的气溶胶活化特性（设备平台详见图1）
图1. GACPE-STP站点位置和观测平台照片
气溶胶吸湿性量化气溶胶吸收水汽的能力，进而表征着气溶胶的活化能力。在本次试验中，研究人员设计了四种不同的方法测量气溶胶吸湿性。不同方法相互验证均测量到气溶胶的弱吸湿性，其平均值均小于0.1，远低于国际上被广泛使用的大陆地区气溶胶吸湿性推荐值0.3（图2）。青藏高原地区高原草甸排放的挥发性有机物以及当地居民独特的生物质燃料使用习俗（如牦牛粪、藏香）是该地区气溶胶表现出弱吸湿性的可能原因。弱吸湿性意味着该地区气溶胶吸收水汽的能力差，不易活化形成云雾滴，从而显著影响云的微物理和辐射性质。基于理论计算，通过与大陆地区吸湿性的推荐值对比，该研究进一步评估了弱吸湿性对气溶胶成云致雨能力和辐射收支的影响。当使用大陆地区吸湿性的推荐值0.3会造成该地区云滴数浓度显著高估，当过饱和度为0.1%时，高估甚至超过400%（如图3所示），这种偏差最终会高估云对地气系统的冷却效果，低估云内碰并形成降水的能力。基于气溶胶吸湿性和粒径的关系，该研究还建立了适用于该地区的吸湿性参数化。而新建的吸湿性参数化能有效缓解这些预测偏差。这些发现揭示了青藏高原地区气溶胶独特的活化特征，并强调在青藏高原地区开展更多的原位测量试验的重要性，通过以点及面的原位观测，将有助于更好地理解高原地区云的形成过程，有效改进区域云降水和全球气候模拟的不确定性。
图2.吸湿性（k）的时间变化和参数化
图3. 弱吸湿性对气溶胶活化和间接效应的影响
上述成果近期发表于国际期刊NPJ Climate and Atmospheric Science，兰州大学西部生态安全协同创新中心黄建平院士团队王元青年研究员为第一作者，李积明教授为通讯作者。参与本研究的合作单位包括中国气象科学研究院，热带海洋气象研究所，德国莱布尼茨对流层研究所，荷兰空间研究所。该研究受到第二次青藏高原科考项目（2019QZKK0602），国家自然科学基金（42205072）和甘肃省自然科学基金项目（22JR5RA445）资助。
文章信息：
Wang, Y., Li, J., Fang, F.,Zhang, P., He, J., Pöhlker, M.L., Henning, S., Tang, C., Jia, H., Wang, Y., Jian, B., Shi, J., Huang, J. In-situ observations reveal weak hygroscopicity in the Southern Tibetan Plateau: implications for aerosol activation and indirect effects. npj Clim Atmos Sci 7, 77 (2024). https://doi.org/10.1038/s41612-024-00629-x
