近日，深海圈層與地球系統前沿科學中心/物理海洋教育部重點實驗室吳立新院士團隊在全球地表向下太陽輻射的歷史和未來變化研究方面取得重要進展，相關成果以“A long-term decline in downward surface solar radiation”（水汽在地表太陽短波輻射長期減少趨勢中的重要作用）為題，發表在National Science Review（《國家科學評論》）期刊。研究發現水汽對歷史階段太陽短波輻射減少的貢獻與氣溶膠相當。該成果由學校“青年英才工程”第一層次教授、深海圈層與地球系統前沿科學中心/物理海洋教育部重點實驗室宋豐飛為第一作者，宋豐飛教授與吳立新院士擔任共同通訊作者，聯合國內外研究人員合作完成。

圖1. 全球平均DSSR變化。模式模擬歷史階段（1959-2014）DSSR的（A）時間演變和（B）變化趨勢；（C）溫室氣體(GHG)和人為氣溶膠（AER）對DSSR變化的貢獻；（D）DSSR的兩個分量（晴空下的分量 + 云所致的分量）在不同試驗中的變化。

地表向下太陽短波輻射（DSSR）對地表大氣能量平衡至關重要，也是影響綠色能源-太陽能產出的主要因素。前人研究表明，DSSR在歷史時期存在顯著的年代際變化，1950至1980年代經歷了普遍減少，即“變暗”現象，而此后則逐步恢復，呈現“變亮”趨勢，這種變化在歐洲和北美地區尤為明顯。但由于海洋觀測數據缺乏，目前對全球DSSR的歷史變化并不清楚。隨著全球變暖，大氣中水汽含量不斷升高，除了廣為人知的溫室氣體效應，水汽同樣可以直接吸收太陽輻射。但前人研究多受限于陸地區域（氣溶膠強迫高值區），同時以前的氣候模式對水汽吸收效應存在顯著低估，因此，水汽在歷史DSSR變化中的作用常被忽視。

科研團隊結合最新一代的CMIP6氣候模式（該模式被認為是首代在很大程度上克服了長期存在的DSSR偏差的氣候模式），發現所有CMIP6模式均一致顯示DDSR在1959-2014年顯著變暗，且是由人為強迫主導。上世紀80年代之后，全球氣溶膠排放顯著減少，但全球DSSR減少并未有變慢趨勢（圖1），這說明可能存在其他影響DSSR變化的關鍵要素。進一步基于單一強迫試驗（單獨溫室氣體強迫和單獨人為氣溶膠強迫），研究團隊證實了水汽（主要受溫室氣體調控）和人為氣溶膠對全球DSSR減弱的貢獻相當，而且溫室氣體的作用在1979年以后更為顯著。

宋豐飛教授

上述研究從全球（陸地+海洋）視角全面分析了DSSR的歷史變化，首次量化了溫室氣體和人為氣溶膠的相對貢獻，并強調了水汽對歷史DSSR減少的重要作用，同時指出未來DSSR高度依賴于排放情景，因此推行清潔且低碳的排放政策將有助于遏制DSSR的進一步減弱，為傳統化石能源向清潔能源的平穩過渡提供關鍵保障。研究不僅加深了對全球變暖下大氣能量變化這一前沿科學問題的認識，也為全球關注和國家需求的太陽能變化提供了重要理論支持。