之前許多研究從飛機觀測、衛星及地基遙感均觀測到了隨著溶膠增加，雲滴數濃度（Nd）增加而雲滴有效半徑減小，即氣溶膠第一間接效應（Twomey效應）。然而， IPCC 評估報告指出氣溶膠雲相互作用仍存在極大的不確定性，目前得出的氣溶膠間接效應的量級在模式間以及模式與觀測間均仍存在顯著差異，某些研究甚至發現氣溶膠第一間接效應的正負仍不統一。例如, 基於衛星遙感和地基遙感的研究均在陸地上觀測到隨著氣溶膠增加雲滴數濃度減少（雲滴有效半徑增加）的現象。有研究基於衛星資料和一種經驗識別雲型的方法發現陸地上氣溶膠間接效應在不同雲型總中表現不一致，即Nd在層積雲中隨氣溶膠增加而增加，而在淺積雲中則表現相反， 並猜測這一差異與衛星對淺積雲反演的不確定性有關。衛星觀測的固有局限性使我們難以得出確定的結論，如對氣溶膠和雲特性同時的反演偏差以及衛星觀測的氣溶膠、雲變量是否與理論模型相對應等。因此，使用更詳細且更可信的飛機觀測來研究大陸地區、特別是大陸地區不同雲類型的氣溶膠-雲相互作用，對於解釋目前觀測到的氣溶膠間接效應的不一致十分重要。
在過去的幾十年間，有大量的飛機觀測研究探討了氣溶膠對海洋性層積雲的影響，均發現氣溶膠數濃度與Nd之間存在顯著的正相關。 然而，僅有少數的研究關注大陸性積雲，除了觀測到Nd隨氣溶膠增加的現象外，有研究還發現了Nd對氣溶膠的響應並不敏感，並猜測這種不敏感性可能是由於共同變化的雲動力掩蓋了氣溶膠的效應。
垂直速度（w）對於 Nd的變化起著決定性作用，然而在實際分析中分離氣溶膠與 w對雲特性的影響是極其困難的，特別是對於觀測樣本量十分有限的飛機觀測而言。一些研究以不約束另一因素的方式分別對氣溶膠和 w 對雲特性的影響進行了分析。也有部分研究對雲動力進行了粗略的限制以突出氣溶膠的作用。
本研究基於美國南部大平原的 RACORO外場觀測實驗數據，分別分析了氣溶膠和垂直速度對層積雲及積雲的影響。本研究提出了一個嚴格約束積云云動力的方法，並利用它探討了積雲中雲滴數濃度對雲凝結核數濃度（NCCN）弱依賴性的可能原因。結果表明， 層積雲中 Nd隨著 CCN 增加迅速增加， 而積雲 Nd卻無明顯變化。在兩種雲型中均發現了隨氣溶膠增加 LWC 和 Re減小、 ε增加（雲滴譜增寬），但積雲中氣溶膠的效應明顯弱於層積雲。進一步分析發現，雲動力條件的幹擾以及夾卷混合過程導致的雲水蒸發均無法解釋積雲 Nd 對 CCN 增加不敏感，而不同雲型中氣溶膠對雲過飽和度減少程度的不同可能是原因之一。
上述研究成果已發表於Geophysical Research Letters，得到了國家重點研發項目（2016YFA0600404），國家自然科學基金（41975002, 41675004, 41590873），NASA (NNX17AG35G, 80NSSC19K1275) ，美國自然科學基金( AGS1550816)以及江蘇省研究生科創計劃（KYCX18_1005）的資助。第一作者為博士研究生賈海靈，通訊作者為馬曉燕教授。
文章信息：
Jia, H., Ma, X., Yu, F., Liu, Y., & Yin, Y. (2019). Distinct impacts of increased aerosols on cloud droplet number concentration of stratus/stratocumulus and cumulus. Geophysical Research Letters, 46.
文章連結：
https://doi.org/10.1029/2019GL085081