近期，浙江大学地球科学学院李卫军研究员团队与计算机科学与技术学院黄劲教授团队在地球科学领域NI顶级期刊Journal of Geophysical Research: Atmospheres（JGR）和Geophysical Research Letters（GRL）上联合发表了关于大气黑碳气溶胶光吸收的最新研究。

大气中黑碳气溶胶强烈吸收太阳光，能够影响对流层大气辐射平衡和全球气候，但准确模拟其光学特性一直是一个挑战。黑碳具有复杂的链状分形结构，且形状和混合结构在大气老化过程中不断发生变化，现有的光学模拟技术很难三维重现这些复杂的混合结构。目前在外场观测、实验室模拟和模式模拟中，黑碳颗粒的光吸收增强结果之间存在较大的差异，这在国际大气气溶胶学术界引起了激烈的争论。那么，如何理解目前众多研究中的差异？实际大气中黑碳气溶胶粒子群的光学特性演变机理是怎样的？

本世纪初大气环境科研界就抛出有关大气中黑碳对大气吸光增强大小的争议及对其对全球增温评估的不确定性，八年前李卫军着手解决该国际科学争议问题。经过反复研究，确定最佳路线是利用透射电镜观测，获得纳米级的黑碳气溶胶单颗粒的复杂形貌及混合状态的图像，将其转化为仿真3D模型，并进一步输入到光学模式进行模拟计算。在该思路的驱动下，地科院李卫军和计算机科学与技术学院黄劲联合研发了全球首套仿真黑碳建模工具Electron-Microscope-to-BC-Simulation（EMBS）。将透射电子显微镜单颗粒分析和计算机三维仿真技术结合，突破了三维仿真模拟黑碳单颗粒光学特性的技术难题，进而应用大气黑碳气溶胶三维仿真技术在提出了大气黑碳气溶胶粒子群的光吸收增强的演变机理。

这一技术突破在真实黑碳微观形貌结构和光学模拟计算之间架设起一座新的桥梁，为模拟真实大气黑碳形貌结构并减小黑碳光学模拟和气候效应评估的偏差提供了一条新路径。同时，他们基于新技术提出了大气真实黑碳气溶胶光吸收增强模拟的新框架，阐释了实际大气中黑碳光吸收增强的演变机理，这对于大气黑碳气溶胶的光学模拟、气候效应评估具有重要意义。

本课题受到国家自然科学基金面上项目和浙江省自然科学基金重点项目支持。以上发表论文第一作者为地球科学学院博士生王园园和通讯作者为地球科学学院李卫军研究员，更多关于该课题组工作详见：https://person.zju.edu.cn/liwj。

论文链接：

https://doi.org/10.1029/2021JD034620.

https://doi.org/10.1029/2021GL096437