1.2.3 云和气溶胶

大气中的气溶胶是由大气介质与混合在大气中的固态和液态颗粒物组成的多相（固、液、气三种相态）体系，是大气中唯一的非气体成分，也是大气中的微量成分，大气气溶胶主要源于人类活动和自然界的排放。人类活动产生的气体可以通过化学或光化学反应转化为气溶胶粒子，自然界中的气溶胶主要来源于地表、大气自身产生和外部空间注入，其中最重要的自然源是地表源，有一些气溶胶粒子来自地层深处，通过火山的喷发进入大气，并且可以直接到达平流层（10～50km高度）。

大气气溶胶的主要组成部分是黑碳和有机碳，它们来源于燃料不完全燃烧所排放的细颗粒物和气态碳化合物（沉积在固体颗粒物上）。黑碳气溶胶对于太阳辐射有强烈的吸收作用，它可以吸收的波长范围从可见光到近红外光，其单位质量的吸收系数比沙尘高两个量级（100倍）。因此，尽管大气气溶胶中黑碳气溶胶所占的比例较小，但是它对区域和全球气候的影响很大，大气气溶胶可以通过改变地球上的辐射平衡来影响地球的气候。研究表明，气溶胶的气候效应可以分为直接和间接效应：直接效应就是气溶胶通过对短波和长波辐射的散射或吸收，直接影响地气系统的辐射平衡，其辐射强迫大小与气溶胶的光学特性、垂直和水平方向上的分布密切相关；气溶胶的间接效应是指通过气溶胶改变大气中云的微物理过程，从而改变云的辐射特性、云量和云的寿命，进而影响地气系统的辐射平衡，并进一步影响气候变化。云对气候系统的影响非常复杂，一方面云可以有效地反射太阳辐射，减少地球表面接收到的太阳辐射量，起到对地表降温的作用；同时云也会吸收这些短波辐射并产生长波辐射，又产生升温作用。因此，云和气溶胶对气候系统的影响具有很大的不确定性，降低这些不确定性在气候变化基础科学研究中具有重要意义。