大气气溶胶通过直接和间接效应对全球辐射产生影响，气溶胶与辐射的相互作用具有重要的科学意义。IPCC第三次评估报告指出，在众多的辐射变化影响因子中，最不确定和亟待深入认识的是气溶胶的辐射强迫作用，其不确定性来源主要在于决定辐射的重要物理参数，其中包括气溶胶空间分布，气溶胶光学厚度（AOD），气溶胶单次散射反照率（SSA）、不对称因子（asymmetry Parameter）、Angstrom指数以及地表反照率等，而如何准确获取气溶胶三维分布和物理光学参数是目前研究的一个热点和难点问题。

复旦大学大气科学研究院成天涛教授课题组与上海市气象局贺千山研究员团队合作，着眼于华东地区气溶胶光学特征及与辐射的相互作用这一科学问题，开展了一系列的科学研究。本研究利用一系列卫星产品（MODIS、CERES）和再分析资料（MERRA-2， ERA-Interim, NCEP），将气溶胶光学参数及三维空间分布输入辐射传输模式，建立格点化气溶胶直接辐射强迫的估算方法，通过与多站点地面辐射通量验证，该方法具有高精度的优势。研究首次给出了华东地区气溶胶直接辐射强迫的时空变化趋势，揭示了经济高速发展下气溶胶爆发式增长对辐射的长期效应。 基于此方法，研究团队又建立了华东地区2000-2016年地面辐射（SSR）、气溶胶光学参数（AOD、SSA）数据集，研究表明AOD主导了过去十几年地面辐射的变化，但当气溶胶增多时，SSA对地面辐射的影响同样重要。最后研究指出，气溶胶导致的地面辐射降低对华东地区农作物产量有着不可忽视的影响，以水稻为例，气溶胶排放量大的地区正好对应水稻产量丰富的地区，尤其是江苏、安徽等省份，气溶胶污染能导致水稻减产量约为6%。

以上成果分别以“Retrieval of gridded aerosol direct radiative forcing based on multiplatform datasets”为题发表于《Atmospheric Measurement Techniques》期刊，以及“Spatiotemporal changes of surface solar radiation: Implication for air pollution and rice yield in East China”为题发表在《Science of the Total Environment》期刊上。

图1： 反演辐射强迫计算中关键气溶胶光学参数（ASY）示意图

图2：（a）气溶胶导致的地面辐射降低量（这里显示的是绝对值单位：%），（b）因气溶胶导致的水稻减产量（单位：%）

参考文献：

Wang, Y., Lyu, R., Xie, X., Meng, Z., Huang, M., Wu, J., Mu, H., Yu, Q., He, Q., Cheng, T. (2020). Retrieval of Gridded Aerosol Direct Radiative Forcing Based on Multiplatform Datasets, Atmospheric Measurement Techniques, 13, 575-592.

Wang, Y., Meng, Z., Lyu, R., Huang, G., He, Q., Cheng, T. (2020). Decadal changes of surface solar radiation in East China: implication for air pollution and rice yield. Science of the Total Environment, 739, 140361.