综述：北极可持续发展挑战计划II（ArCS II）期间北极大气气候驱动因子研究

这篇综述系统总结了2020-2024年北极可持续发展挑战计划II（ArCS II）中关于温室气体（GHGs，如CO2 、CH4 、N2 O）和气溶胶（如黑碳BC、冰核颗粒INPs）对北极气候的影响。研究揭示了微生物活动导致CH4 浓度骤增、化肥使用推升N2 O排放，并量化了生物质燃烧与人为源对北极BC的贡献。创新性发现海洋生物是高纬度地区云凝结核（CCN）和INPs的重要来源，为理解北极放大效应提供了关键数据支撑。

　　

Temporal and spatial variations of the greenhouse gases and their sources and sinks in the Arctic
北极圈内苔原和针叶林储存着全球最大的碳库，其变暖速率达全球平均的2-4倍。通过地面、船舶（科考船Mirai
）及商用飞机观测，研究发现2018年后CH₄
浓度以13 ppb yr^?1
激增，δ¹³
C-CH₄
同位素证据指向微生物代谢增强；而2011年以来N₂
O上升则与化肥施用导致的土壤排放相关。O₂
/N₂
比值分析进一步验证了碳通量模型精度。

Aerosols and their impacts on radiation and clouds
黑碳（BC）监测中，连续烟尘观测系统（COSMOS）数据表明，北极BC约60%来自欧亚大陆生物质燃烧。铁氧化物（FeO_x
）与BC协同作用加速冰雪反照率下降。更突破性的是，在太平洋侧北极海域发现：当水温>0°C时，海洋生物释放的有机颗粒成为云凝结核（CCN）和高效冰核颗粒（INPs），直接调控云相变过程。

Radiative forcing and climate impacts of aerosols and GHGs
基于MRI-ESM2.0模型计算显示，北极地区人为净有效辐射强迫（ERF）呈正值，其中BC沉降导致冰雪反照率降低的增温效应与硫酸盐气溶胶减少的冷却效应抵消。值得注意的是，1900年代中期北极变暖的30%可归因于BC-雪冰反馈机制。

Summary of the ArCS II studies
项目首次构建了北极BC统一数据集，证实微生物源CH₄
排放与农业源N₂
O对温室效应的贡献率。海洋生物源性INPs的发现改写了传统气溶胶-云相互作用理论，为预测北极气候突变提供新靶点。未来需重点发展同位素示踪技术与多尺度耦合模型，以解析永久冻土融化后的碳氮循环级联效应。