生物质燃烧释放的气溶胶是大气成分和辐射强迫的重要贡献者，其中黑碳（BC）作为主要的气候变暖因子，其混合态对光学特性、吸湿性和大气寿命具有关键影响。近期野外观测揭示了黑碳涂层在烟羽老化过程中呈现系统性的三阶段演化规律：初始快速增长、准平衡状态和涂层逐渐损失。然而，当前多数气候模式由于对有机气溶胶挥发性的简化处理，难以准确模拟这一演化过程。

为应对这一科学挑战，复旦大学联合美国布鲁克海文国家实验室最近发表在Geophysical Research Letters上的研究成果将半挥发性有机气溶胶分配机制嵌入NASA GISS地球系统模式中，从而显著改善了生物质燃烧气溶胶混合态演化的模拟精度。

研究整合了四个野外观测资料进行模型验证，包括BBOP（新鲜烟羽，<0.1天）、SEAC⁴RS和MBO（中期老化，0.1-1天）以及ORACLES（长距离输送，>1天）。结果表明，由于 GISS-MATRIX-VBS对气溶胶粒径分布、数目浓度和混合态的完整刻画，模型成功捕捉到了野外观测揭示的三阶段涂层演化规律。与传统非挥发性处理方法相比，GISS-MATRIX-VBS将模型误差降低了22%，老化中期阶段的改善最为显著。研究进一步将模型应用于五大洲的代表性野火事件。全球尺度分析揭示了普遍的三阶段演化规律，证实半挥发性有机物分配是控制碳质气溶胶老化的基本过程。同时模型成功捕捉到了区域差异，反映了不同植被类型产生的有机物挥发性分布差异。

图1. MATRIX-VBS与传统MATRIX方案模拟的黑碳涂层比演化及与观测对比

该研究由复旦大学大气与海洋科学系青年研究员高聿超博士、23级硕士研究生佘艺冉、美国布鲁克海文国家实验室Arthur J. Sedlacek III研究员和复旦大学环境科学与工程系陈建民教授合作完成。研究得到国家自然科学基金（批准号：42305105和42575177）资助。

论文信息：

Gao, C. Y., She, Y., Sedlacek, A. J., III, & Chen, J. (2026). Semi-volatile organic partitioning improves simulation of biomass burning aerosol mixing state evolution. Geophysical Research Letters, 53, e2025GL120441. https://doi.org/10.1029/2025GL120441