氣溶膠組分是理解其對氣候影響的關鍵💢。近年來，隨著氣溶膠測量技術的進步和觀測活動的增加，我們對大氣中氣溶膠的化學成分及其演變過程有了顯著進展🛀🏽。然而🫱🏻，在地球系統模型中🚵🧚‍♀️，氣溶膠的生長物理過程仍需更全面的模擬👧，以縮小模型結果與觀測數據之間的差距，減少氣候預測中的不確定性。

為應對這一科學挑戰👩🏻‍🍳𓀗，沐鸣2青年研究員高聿超最新研究成果《Global Influence of Organic Aerosol Volatility on Aerosol Microphysical Processes: Composition and Number》正式發表在Journal of Advances in Modeling Earth Systems（JAMES）上🧑🏿‍⚕️👨🏼‍🎤，標誌著地球系統模式GISS-MATRIX-VBS模型的首次亮相。GISS-MATRIX-VBS的誕生是大氣氣溶膠模擬領域的重要進展，它能夠在全球尺度上精確模擬大氣中有機物的分配和演變過程🏊💿，為深入理解氣溶膠微觀物理過程提供了先進的工具。

GISS-MATRIX-VBS模型的開發基於高老師在盒模型尺度上建立的初代MATRIX-VBS模型。本次研究將該模型整合到NASA GISS地球系統模式中，成功實現了揮發性有機氣溶膠微物理過程與混合狀態的全球範圍模擬。與傳統的未考慮有機氣溶膠揮發性的模式相比，GISS-MATRIX-VBS能夠更為準確地捕捉有機物質在氣相和顆粒相之間的分配過程，並考慮其光化學老化效應，從而更真實地展現氣溶膠在大氣中的傳輸與演變。

在模型性能評估過程中🧎🏻‍♂️，研究將GISS-MATRIX-VBS與前期未考慮氣溶膠揮發性的模式版本進行了對比，詳細分析了其質量濃度🏌🏿‍♀️、數目濃度及激活數目濃度的差異，並通過與NASA ATom大氣層飛機觀測數據的對比驗證了模型結果。研究發現，由於GISS-MATRIX-VBS模型中的有機物具有半揮發性🙀🧘‍♀️，可在氣相和顆粒相之間蒸發和再冷凝，因此其模擬的有機氣溶膠在全球範圍內呈現出更廣泛的擴散👂🏼，尤其在高空有更高的濃度（圖1）🐘🕘。研究進一步表明，GISS-MATRIX-VBS模型中有機氣溶膠的全球負荷量增加了50%，地表顆粒數目顯著增多，而激活的雲凝結核數量在多數區域有所減少🧪。這些結果表明，GISS-MATRIX-VBS模型在地表和高空的模擬表現與實際觀測數據高度吻合👹，尤其在地表濃度上有較高的準確性。

圖1. GISS-MATRIX-VBS模型與未考慮有機氣溶膠揮發性的模型在全球年平均有機氣溶膠質量模擬上的差異

GISS-MATRIX-VBS的推出不僅加深了我們對氣溶膠微觀物理過程的理解🖐🏽，也為全球氣候模擬和氣溶膠微物理過程的研究提供了先進的技術支持👛。這一研究得到了國家自然科學基金青年科學基金項目（批準號: 42305105）支持⏸，並與NASA、美國哥倫比亞大學和丹麥奧胡斯大學的研究人員合作完成😗。此外👴，GISS-MATRIX-VBS模型目前已成功安裝於沐鸣2平台江灣校區的服務器上並穩定運行，為進一步的科研應用和拓展研究打下了堅實基礎👧🏿。

論文信息🧔🏼‍♀️🍿：

 Gao, C. Y., Bauer, S. E., Tsigaridis, K., &Im, U. (2024). Global influence of organic aerosol volatility on aerosol microphysical processes: Composition and number. Journal of Advances in Modeling Earth Systems, 16, e2023MS004185.

https://doi.org/10.1029/2023MS004185