近日，深海圈层与地球系统前沿科学中心/物理海洋教育部重点实验室吴立新院士团队在全球地表向下太阳辐射的历史和未来变化研究方面取得重要进展，相关成果以“A long-term decline in downward surface solar radiation”（水汽在地表太阳短波辐射长期减少趋势中的重要作用）为题，发表在National Science Review（《国家科学评论》）期刊。研究发现水汽对历史阶段太阳短波辐射减少的贡献与气溶胶相当。该成果由学校“青年英才工程”第一层次教授、深海圈层与地球系统前沿科学中心/物理海洋教育部重点实验室宋丰飞为第一作者，宋丰飞教授与吴立新院士担任共同通讯作者，联合国内外研究人员合作完成。
图1. 全球平均DSSR变化。模式模拟历史阶段（1959-2014）DSSR的（A）时间演变和（B）变化趋势；（C）温室气体(GHG)和人为气溶胶（AER）对DSSR变化的贡献；（D）DSSR的两个分量（晴空下的分量 + 云所致的分量）在不同试验中的变化。
地表向下太阳短波辐射（DSSR）对地表大气能量平衡至关重要，也是影响绿色能源-太阳能产出的主要因素。前人研究表明，DSSR在历史时期存在显著的年代际变化，1950至1980年代经历了普遍减少，即“变暗”现象，而此后则逐步恢复，呈现“变亮”趋势，这种变化在欧洲和北美地区尤为明显。但由于海洋观测数据缺乏，目前对全球DSSR的历史变化并不清楚。随着全球变暖，大气中水汽含量不断升高，除了广为人知的温室气体效应，水汽同样可以直接吸收太阳辐射。但前人研究多受限于陆地区域（气溶胶强迫高值区），同时以前的气候模式对水汽吸收效应存在显著低估，因此，水汽在历史DSSR变化中的作用常被忽视。
科研团队结合最新一代的CMIP6气候模式（该模式被认为是首代在很大程度上克服了长期存在的DSSR偏差的气候模式），发现所有CMIP6模式均一致显示DDSR在1959-2014年显著变暗，且是由人为强迫主导。上世纪80年代之后，全球气溶胶排放显著减少，但全球DSSR减少并未有变慢趋势（图1），这说明可能存在其他影响DSSR变化的关键要素。进一步基于单一强迫试验（单独温室气体强迫和单独人为气溶胶强迫），研究团队证实了水汽（主要受温室气体调控）和人为气溶胶对全球DSSR减弱的贡献相当，而且温室气体的作用在1979年以后更为显著。
宋丰飞教授
上述研究从全球（陆地+海洋）视角全面分析了DSSR的历史变化，首次量化了温室气体和人为气溶胶的相对贡献，并强调了水汽对历史DSSR减少的重要作用，同时指出未来DSSR高度依赖于排放情景，因此推行清洁且低碳的排放政策将有助于遏制DSSR的进一步减弱，为传统化石能源向清洁能源的平稳过渡提供关键保障。研究不仅加深了对全球变暖下大气能量变化这一前沿科学问题的认识，也为全球关注和国家需求的太阳能变化提供了重要理论支持。