透過雲水-氣膠質量濃度混合比區分吸光性氣膠的Twomey效應與半直接效應影響行為

本研究為雲與氣膠實驗室王聖翔教授研究團隊(王聖翔教授、林能暉教授、Otto Klemm教授、研究助理林伯勲)研究成果，於2026年2月10日刊載於Atmospheric Chemistry and Physics期刊 (https://doi.org/10.5194/acp-26-2083-2026)。

吸光性氣膠在氣候變遷中造成的衝擊主要可分為：(一) 氣膠對短波輻射的吸收並藉此改變大氣條件的環境影響(氣膠-輻射交互作用(ARI)的輻射驅動力)；(二) 環境改變之後影響大範圍雲系統消長(氣膠-輻射交互作用(ARI)調適行為)；(三) 雲凝結核的濃度變化引發的雲微物理改變(氣膠-雲微物理(ACI))。多作用使氣候調適行為充滿不確定性。本研究利用鹿林山測站易於觀察春季中南半島吸光性氣膠與鋒面雲系統的優勢，於2024年3月1日至12日進行實地觀測，探討氣膠濃度與雲滴特徵的一系列變化。最終利用雲水-氣膠質量濃度混合比(MCr，log(LWCx10^6/PM2.5))確定雲系統能否提供溢入的氣膠充足的液態水環境為一項至關重要的因素，將影響後續交互作用的表現(圖1)。在液態水相較於氣膠濃度稀缺(MCr < 4.5)的環境中以ARI的調適行為──半直接效應主導，ACI指數(ACINd)的變化(圖2)表示氣膠濃度升高導致雲滴數量的銳減。相反地，在液態水充足(MCr > 4.5)下，ACI (Twomey效應)則為主導行為，氣膠濃度增加將有更多機會生成大量小雲滴(圖2、圖3 (a))。同時研究進一步發現，在液態水稀缺且高氣膠負載的環境中(圖3 (b))，小雲滴的消散明顯，液態水則更進一步集中在大粒徑雲滴，表現出環境改變使過飽和條件更加嚴苛，小雲滴因此不易成長，同時液態水資源則侷限在大雲滴中。MCr納入了氣膠與環境、雲系統之間的耦合狀態，研究成果表示此混合比替氣膠-雲交互作用中涉及的反饋機制提供了更全面的視角，幫助後續今後的研究更好的理解吸光性氣膠與氣候變遷之間的關聯。

圖1，吸光性氣膠在雲系統中的質量濃度占比對氣膠-雲微物理交互作用的影響行為示意圖。

圖2，雲水-氣膠質量濃度混合比(MCr)與氣膠-雲交互作用指數(ACI Index)在雲事件內之散佈關係圖。

圖3，特定MCr與液態水含量(LWC)區間下，高低氣膠負載(閾值為各區間PM2.5中位數)內的雲滴粒徑分布差異比較圖，(a) MCr介於4.5-6；(b)MCr介於3-4.5。