华北平原生物质燃烧气溶胶吸收特性外场实测及辐射效应

生物质燃烧是碳质气溶胶的重要来源，对地球辐射平衡具有显著影响。然而，生物质燃烧气溶胶的光谱吸收特性，特别是棕碳的贡献，仍存在较大不确定性。这主要源于现有研究多依赖实验室测量，而实验室条件难以准确反映真实大气环境。为弥补这一不足，本研究开发了一套基于无人机的观测平台，并在华北平原农村地区开展了生物质燃烧气溶胶的外场实测。该方法有效降低了实验室烟雾箱法的固有偏差，使生物质燃烧气溶胶吸收特性的表征更接近真实大气条件。观测结果显示，焖烧条件下典型居民生物质燃烧气溶胶的吸收Ångström指数（Absorption Ångström exponent，AAE）为3.70±0.04，而明火条件下为1.50±0.08。AAE的变化主要受燃烧状态和烟气湿度影响，而非燃料类型。此外，外场实测的有机碳/元素碳比值（OC/EC）最高可达实验室烟雾箱研究结果的十倍，从而使质量吸收截面系统性偏低。以上结果表明，在华北平原地区，实验室烟雾箱研究对生物质燃烧气溶胶的吸光能力与辐射强迫可能存在系统性高估。值得注意的是，在焖烧条件下，考虑排放质量，棕碳在375 nm的吸收可达黑碳的6.6倍，表明减少焖烧排放可有效降低生物质燃烧气溶胶在紫外波段的辐射效应。本研究结果进一步证实，开展环境大气中的外场实测对准确评估生物质燃烧气溶胶的吸收特性及其对气候的影响至关重要。