2021年3月14日，北京大学胡敏教授课题组研究成果“Larger than expected variation range in the real part of the refractive index for ambient aerosols in China”在“Science of the Total Environment”上在线发表。研究组赵罡博士为第一作者，胡敏教授为通讯作者。环境气溶胶复折射率是决定其光学参数和辐射特性的关键光学参数之一。这个参数广泛地应用于大气遥感和气溶胶模型之中。然而，由于缺乏在线观测手段，中国地区环境气溶胶复折射率的变化特征还未明确。本研究基于自主研发的环境气溶胶分粒径复折射率测量系统，首次对我国不同大气环境下气溶胶复折射率进行观测研究。
2015年到2018年之间，分别在代表城市环境的北京大学城市大气定位观测站（PKUERS），代表区域环境的北京昌平观测站（CP），代表乡村环境的江苏泰州观测站（TZ）和代表背景环境的云南丽江观测站（LJ）进行了观测研究。研究表明，泰州地区环境气溶胶复折射率值在1.36到1.56之间，其中气溶胶中有机物的占比平均为46%。北京大学城市大气定位观测站的复折射率值在1.54到1.68之间，对应有机物占比在54.2%。而丽江地区的环境气溶胶复折射率在1.62到1.78之间，对应的有机物占比最大，达到74.4%。由此可见，环境气溶胶复折射率的大小和环境气溶胶有机成分的占比有关。在对应测到的环境气溶胶复折射率的变化范围内（1.36-1.78），气溶胶的散射系数从102到309 Mm-1之间变化；单散射反照率从0.81到0.89之间变化；非对称因子从0.55到0.66之间变化；气溶胶直接辐射效应从-3.21到-12.87 W/m2之间变化。因此，在今后的气溶胶光学和辐射效应的评估模型中，不能忽视环境气溶胶复折射率这一重要参数。
由于环境气溶胶复折射率观测数据的缺乏，以往对环境气溶胶复折射率的科学认识不足。我们首次实现了中国各个大气环境下环境气溶胶复折射率的分布特征的测定，发现环境气溶胶复折射率的变化远远超过预期。气溶胶复折射率变化范围为1.36-1.78，这可能会显著影响气溶胶造成气候变化的评估结果。
图1. （a）在不同大气环境下，气溶胶复折射率的分布特征。图中的饼图给出的是在TZ，PKUERS和LJ站点观测到的气溶胶平均化学成分。
（b）对应的气溶胶散射系数（实线）和单散射反照率（虚线）的变化。（c）相应的气溶胶直接辐射效应（实线）和非对称因子（虚线）的变化。
图中（b）（c）的颜色的填充对应的是TZ，PKUERS和LJ测量的复折射率的测量范围。
论文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969721015114?via=ihub
研究组成员长期致力于环境气溶胶复折射率分布特征和影响的研究，已发表的文章如下：
1. Zhao, G., Zhao, W., and Zhao, C.: Method to measure the size-resolved real part of aerosol refractive index using differential mobility analyzer in tandem with single-particle soot photometer, Atmospheric Measurement Techniques, 12, 3541-3550, 10.5194/amt-12-3541-2019, 2019.
2. Zhao, G., Tan, T., Zhao, W., Guo, S., Tian, P., and Zhao, C.: A new parameterization scheme for the real part of the ambient urban aerosol refractive index, Atmos. Chem. Phys., 19, 12875-12885, 10.5194/acp-19-12875-2019, 2019.
3. Zhao, G., Li, F., and Zhao, C.: Determination of the refractive index of ambient aerosols, Atmospheric Environment, 240, 117800, 10.1016/j.atmosenv.2020.117800, 2020.
4. Zhao, G., Shen, C., and Zhao, C.: Technical note: Mismeasurement of the core-shell structure of black carbon-containing ambient aerosols by SP2 measurements, Atmospheric Environment, 243, 117885, 10.1016/j.atmosenv.2020.117885, 2020.
