大气冰核：研究进展与挑战

吴志军 陈洁 陈景川 顾文君 唐明金丁德平 银燕 胡敏

1 北京大学环境科学与工程学院环境模拟与污染控制国家重点联合实验室，北京 100871

2 南京信息工程大学大气环境与装备技术协同创新中心，南京 210044

3 中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室，广州 510640

4 北京市人工影响天气办公室，北京 100089

5 南京信息工程大学中国气象局气溶胶云相互作用重点实验室，南京 210044

6 云降水物理研究和云水资源开发北京市重点实验室，北京 100089

1 引言

冰核（ice nucleating particles,INPs）是指在大气中引发水汽凝华或过冷液滴冻结形成冰晶的气溶胶颗粒物（游来光, 1976）。经典成核理论认为，在冰晶的形成过程中，冰核可提供异相界面以降低水分子团簇超过临界尺寸所需要克服的能垒，从而降低冰晶形成所需要的条件（Lohmann et al.,2016）。冰核参与的成冰过程为异质活化过程，主要包括异质凝华核化、凝结冻结核化、浸润冻结核化和接触冻结核化四种方式（Vali et al.,2015）。

冰核参与的冰晶的异质活化过程，影响云的微物理性质、降水过程和云在大气中的存在时间，从而间接影响地球系统的辐射平衡和能量收支（Lohmann et al.,2016）。已有研究表明，人为排放冰核浓度的改变可引起云内冰晶浓度和尺寸的变化，从而对云的形态及其在大气中的寿命产生影响（Zhao et al.,2019）。在南大洋地区等冰核浓度较低的地区，混合云的降水过程和云的反射率受到冰核浓度的极大影响（Vergara-Temprado et al.,2018a）。冰核浓度变化导致的混合云性质的改变，是南大洋地区辐射平衡估算产生偏差的重要因素之一（Vergara-Temprado et al.,2018a）。……