近日，南太平洋島國湯加海底火山噴發，一時間引發了公眾對火山噴發是否對未來氣候產生影響、是否可以給地球“降溫”的討論。
FY-4B靜止氣象衛星洪阿哈阿帕伊島火山灰雲擴散過程監測（2022年1月15日15時45分至21時 湯加時）
雖然這一問題還有待研究，但是以往的一系列研究表明，火山爆發向大氣層中注入了含硫氣溶膠，這些氣溶膠進入平流層，輸送到更大的區域範圍，將更多的太陽輻射反射出去，從而在大氣層內產生冷卻效應。那麼，人類活動產生的氣溶膠會不會有同樣的效果呢？
其實，近幾十年來，人類活動對氣候變化的影響一直備受關注，而其中如何量化人為排放的氣溶膠所導致的氣候效應，是這一領域的前沿課題，也是研究的重點和難點。
氣溶膠-雲相互作用的不確定性大 但非常重要
馬曉燕表示，有別於在大氣中居留時間較長、空間分佈比較均勻的溫室氣體，氣溶膠粒子存留的時間相對較短，一般為幾天到幾周，空間上也很大程度上取決於排放源，因此具有較大的時間和空間不確定性。氣溶膠化學成分比較複雜，既包含了散射性較強的氣溶膠，比如硫酸鹽氣溶膠、硝酸鹽氣溶膠等，也包含了吸收性較強的氣溶膠，例如沙塵氣溶膠、黑碳氣溶膠，因此氣溶膠本身的不確定性就很大。
而不同性質的氣溶膠粒子是否能夠作為雲凝結核（CCN）或冰核（IN），更是增加了氣溶膠-雲相互作用問題的複雜性，加上大氣熱動力條件的影響，增強了科學界對於氣溶膠-雲相互作用物理過程理解的不確定性。
IPCC第六次評估報告第一工作組報告指出，在所有氣候強迫因子中，氣溶膠-雲相互作用的不確定性最大。而作為驗證和約束氣候模式的重要手段，基於衛星反演推算的輻射強迫卻遠低於氣候模式的結果，這極大降低了未來氣候預測的可靠性。
氣溶膠-雲相互作用過程以及對於區域和全球輻射平衡和雲降水過程的影響，是氣候研究和預測中極其重要的過程和環節，因此研究清楚這個問題，對於未來準確的氣候模擬和預測至關重要。
基於數值模擬和衛星觀測的RFaci差異巨大
儘管已有大量研究透過各種手段對氣溶膠第一間接輻射強迫（RFaci）進行了定量評估，但目前仍未有一致的結論，特別是基於數值模擬和衛星觀測的RFaci之間仍存在巨大差異。基於衛星觀測估算的RFaci通常介於-0.2瓦特每平方米至-0.6瓦特每平方米之間，而模式模擬的RFaci在-0.3瓦特每平方米到-1.8瓦特每平方米之間，強度遠大於前者。此外，利用衛星觀測約束數值模式的研究得到的RFaci也低於純模式模擬值。
對於造成差異的原因，馬曉燕解釋，鑑於衛星反演本身的侷限性，以往類似利用衛星反演觀測的研究，在計算氣溶膠-雲相互作用導致的氣候強迫時，會侷限於晴空（即無雲）時的觀測資料，而當雲完全被覆蓋時，則無法得到相應的氣溶膠反演結果。
衛星觀測存在固有侷限
鑑於當前氣候模式的空間解析度較低，其在氣溶膠活化、雲微物理過程引數化方面存在較大不確定性。
因此，為進一步減小觀測和模式之間的差異，獲得可信的輻射強迫估計值，進而更準確地預測未來氣候變化，從觀測角度出發來詳細探討和理解氣溶膠-雲相互作用，認識現有觀測資料在評估間接強迫中的侷限性變得尤為重要和迫切。
此前學界往往更信任衛星觀測，並以其為基準評估和改進相應的數值模式模擬結果。馬曉燕表示，多年來，其研究團隊一直致力於利用多平臺觀測資料（衛星反演、飛機觀測、地面觀測）分析，並結合數值模擬試驗，研究氣溶膠-雲相互作用的物理機理及其氣候效應。經過研究發現，觀測與模式間的巨大差異很大程度上是由所用衛星觀測的固有侷限所導致。目前，馬曉燕團隊的研究只考慮了暖雲的情況，將在未來開展針對不同雲型的相關研究。
這項成果首次揭示以往觀測研究顯著低估了氣溶膠-雲相互作用對地氣系統的氣候冷卻作用，這意味著人為排放的氣溶膠可以更大程度地抵消溫室氣體所導致的全球變暖。
該工作為今後的研究提供了建設性指導意見，如基於衛星反演資料研究氣溶膠-雲相互作用時應該重視取樣偏差等因素所帶來的不確定性，結合其他研究進展，未來有望提供氣溶膠間接效應的最優觀測評估，併為準確預測人為氣溶膠的氣候影響提供重要依據。
