《Atmospheric Research》：Effects of Southeast Asian biomass-burning aerosols on warm clouds over the low-latitude plateau of China
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•3月至4月期间，中国低纬度高原（CLLP）上碳质气溶胶的增加与东南亚的生物质燃烧（BB）活动有关。•在强对流天气系统（HATDs）期间，暖云表现出更高的云有效半径（CER）和云总厚度（CTP），但较低的氖含量（Nd）、云水含量（COT）和低层云水额（LWP）。•碳质气溶胶存在区
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3月至4月期间，中国低纬度高原（CLLP）上碳质气溶胶的增加与东南亚的生物质燃烧（BB）活动有关。
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在强对流天气系统（HATDs）期间，暖云表现出更高的云有效半径（CER）和云总厚度（CTP），但较低的氖含量（Nd）、云水含量（COT）和低层云水额（LWP）。
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碳质气溶胶存在区域内的云量减少，而在其下方区域云量增加。
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暖云的反应与半直接效应和“反特沃米效应”（anti-Twomey effect）一致。
引言
在北半球春季，东南亚经常发生生物质燃烧（BB）事件。这些事件产生的碳质气溶胶显著影响位于下风向的中国低纬度高原（CLLP）（Fu等人，2012年）。这些碳质气溶胶会降低能见度，增加人群暴露于污染的风险，引发公共卫生问题，并通过干扰交通、损害旅游业和增加污染控制成本造成经济损失。此外，它们通过吸收和散射太阳辐射，会扰动辐射预算、边界层稳定性和云微物理过程，对当地大气环境产生影响（Zhu等人，2017年；Fan等人，2023年）。CLLP具有独特的地理位置，以较高的海拔和复杂的地形为特征（Sato等人，2007年；Zhu等人，2017年；Fan等人，2023年）。这种地形导致的上升气流可以将烟雾羽流推至高达4公里（600百帕）的高度，从而促进其输送到CLLP（Fu等人，2012年；Zhu等人，2017年）。因此，我们需要深入理解碳质气溶胶是如何从东南亚输送到CLLP的。
研究表明，主要由黑碳（BC）和有机碳（OC）组成的碳质气溶胶通过气溶胶-辐射相互作用（ARI）和气溶胶-云相互作用（ACI；Twomey，1974年；Albrecht，1989年；Hansen等人，1997年；Liu等人，2017年；Rao和Dey，2020年；Liu等人，2024年）对云的宏观和微观物理特性产生深远影响。具体而言，碳质气溶胶可以通过半直接效应吸收太阳辐射，改变大气温度分布和稳定性，从而调节云覆盖度和分布（Spracklen等人，2011年；Ding等人，2021年；Liu等人，2024年；Lin等人，2026年）。然而，半直接效应引起的云变化非常复杂。在中国长江三角洲，高浓度的烟雾会使气溶胶层变暖，同时地表冷却。这种辐射扰动会增加对流层下层的稳定性，抑制湍流混合，降低近地表相对湿度（RH）和地表水分通量，从而抑制云的形成（Liu等人，2024年）。相比之下，在南亚，当低层水汽充足时，气溶胶-云-边界层相互作用会导致陆地和海洋上2公里以下低云比例显著增加（Ding等人，2021年）。此外，碳质气溶胶还可以改变云滴的沉降速度，从而降低云的生成效率（Ackerman等人，2004年；Bretherton等人，2007年）。
此外，暖云对碳质气溶胶非常敏感，经常表现出明显的ACI效应，尤其是“反特沃米效应”（Twomey，1974年；Feingold等人，2001年；Lin等人，2026年）。对于具有固定液态水路径（LWP）的暖云，气溶胶作为凝结核（CCN）的增加会降低云滴的有效半径（CER），从而导致云反照率（ALbedo）的增加（Twomey，1974年）。然而，高浓度气溶胶引起的CER降低反而可能增加蒸发率（Spracklen等人，2011年）。ARI驱动的过饱和度降低有助于云的消散（Benas等人，2020年）。这些相互竞争的效应突显了气溶胶对暖云影响的不确定性和复杂性（Benas等人，2020年；Lin等人，2026年）。此外，先前的研究揭示了不同地区之间ACI关系的复杂性和高度变异性（Liu等人，2017年；Yang等人，2021年）。东亚夏季船舶排放的碳质气溶胶可以增加海洋上暖云中的云滴数浓度（Nd），从而使云光学厚度（COT）增加0.03%（Zhuang等人，2025年）。对于陆地上的ACI，随着关中盆地碳质气溶胶的增加，暖云的LWP先增加后减少，而CER则持续降低（Bei等人，2025年）。然而，随着中国长江三角洲气溶胶光学深度（AOD；主要由BC贡献）的增加，CER和云顶压力（CTP）增加，而COT减少（Liu等人，2017年；Yang等人，2021年；Liu等人，2024年）。这种碳质气溶胶与CER之间的正相关关系被称为“反特沃米效应”，在巴西也有类似现象（Feingold等人，2001年）。这种“反特沃米效应”与云滴之间的气溶胶激活和蒸汽竞争有关（Liu等人，2024年；Lin等人，2026年）。ACI和ARI之间的联系及其显著的区域差异性表明，需要开展专门研究来探讨CLLP上暖云受气溶胶影响的情况。
尽管来自东南亚生物质燃烧的碳质气溶胶可以通过盛行的西南风输送到CLLP，但它们对CLLP上暖云的影响仍不明确。因此，本研究首先探讨了碳质气溶胶从东南亚到CLLP的输送过程，然后评估了这些输送的碳质气溶胶对暖云微观物理特性的影响，包括Nd、CER、CTP、LWP和COT。进一步研究了其背后的云微观物理过程。
章节片段
研究区域
主要研究区域是中国低纬度高原（CLLP；21°–29°N，98°–106°E），主要位于中国云南省。该地区位于青藏高原的东南边缘，受到西南季风和东南季风的影响，形成了独特的地理和气候条件（图1a）。地形以山地为主，复杂多变，平均海拔从北向南下降超过2公里（图1b）。
碳质气溶胶的时间和空间分布
在CLLP上观察到BC和OC气溶胶光学深度（AOD）的明显时空差异，春季时碳质气溶胶显著增加。3月和4月期间，其空间分布与其他月份有显著不同。南部CLLP的BC和OC AOD增加了约3倍（分别为0.06和0.4）（图2）。总体而言，所有月份的气溶胶负荷从南向北、从西向东逐渐减少。
与碳质气溶胶输送相关的云变化
在中国低纬度高原南部，经常出现暖云，这一区域的AOD较高，这与从东南亚输送的生物质燃烧污染物有关，为后续分析气溶胶对暖云的影响提供了基础（图5，图6）。如图6a和b所示，暖云（云顶温度（CTT）≥273 K）主要分布在南部CLLP，占总云量的50%至70%。此外，输送的碳质气溶胶分布范围从地表延伸到600百帕的高度（图1c）。
碳质气溶胶对暖云的影响
在强对流天气系统（HATDs）期间，观测到的暖云反应与“反特沃米效应”一致，表现为在AOD增强条件下Nd减少和CER增加（相关系数分别为-0.49和0.62；图9a和b）。图9a中的条形图进一步表明，碳质气溶胶输送引起的云变化主要与HATDs有关。AOD和CER之间的对数拟合得到ACI值为-0.03（图9b）。
结论
东南亚的生物质燃烧活动会释放大量碳质气溶胶，这些气溶胶可以被长距离输送并影响下风向地区。CLLP毗邻东南亚，3月和4月期间该地区的碳质气溶胶受到生物质燃烧相关污染物输送的影响。然而，CLLP的地形较高、地形复杂且气候独特，这些因素调节了碳质气溶胶的输送及其对当地暖云的影响。
作者贡献声明
Lin Ji：撰写——初稿、可视化、验证、软件开发、方法论、数据整理。Qin Su：撰写——审稿与编辑、方法论、数据整理、概念构思。Xiao Zhang：撰写——审稿与编辑、可视化、方法论、数据整理、概念构思。Huizhi Liu：撰写——审稿与编辑、软件开发、方法论。Yujing Liao：软件开发、方法论、数据整理。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能影响本文工作的财务利益或个人关系。
致谢
本工作得到了中国国家自然科学基金（42205141，42430607）、云南省基础研究项目（202401AS070136，202301AT070370，202401BC070004）以及云南省“星电人才支持计划”青年人才专项计划的支持。我们感谢NCEP、NASA、ECMWF和CIRA提供的ASTER GDEM V3、MERRA-2、NCEP GDAS-1、MODIS、CALIPSO和ERA-Interim再分析数据的便利使用。
Lin Ji|Qin Su|Xiao Zhang|Huizhi Liu|Yujing Liao
