工业革命以来排放的温室气体和大气污染物已经明显影响全球气候，导致了全球极端高温、暴雨等事件发生频数的显著增加。然而现有的观测资料表明最近几十年的全球强烈增温并没有显著增加全球热带气旋频数。为何全球热带气旋总是维持在80个左右，未来热带气旋频数将增加还是减少，这些问题虽然引起了广泛关注但是并没有得以很好的解答。大气科学学院曹剑副研究员联合夏威夷大学Wang Bin教授、复旦大学吴立广教授等学者的最新研究成果提出了气溶胶能够很大程度上抵消温室气体对全球热带气旋频数的影响，这为解答上述两个问题提供了新思路。
利用第六次国际耦合模式比较计划 (CMIP6) 中历史气候模拟（historical）和单一人为强迫(hist-aer和hist-GHG)模拟资料 ，使用了当前最主流的两种热带气旋指标 (基于热力和动力性质的Emanuel和Nolan指数和纯过程动力作用的Wang和Murakami指数) ，发现人为气溶胶强迫能够明显减少北半球热带气旋频数，而增加南半球热带气旋频数；温室气体强迫导致的热带气旋频数变化的空间分布大致与人为气溶胶强迫相似，但符号相反（图1）。定量分析表明人为气溶胶和温室气体强迫对热带气旋指标的作用相反而量级相当，因此这两种强迫对热带气旋频数的作用极大地相互抵消（图2）。可见，虽然人为气溶胶和温室气体排放对全球热带气旋频数均有显著影响，而在两者共同影响下全球热带气旋频数变化较小。对这一抵消作用的物理原因进行了深入探究，发现了气溶胶和温室气体强迫下的大气-海洋热力梯度接近，导致影响热带气旋频数的大气环流变化幅度相同但符号相反，这样从物理上解释了两种人类排放对全球热带气旋的影响原因。值得注意的是人为气溶胶的辐射强迫约为温室气体强迫的三分之一，而人为气溶胶引起的全球和热带海温变化均约温室气体作用的一半。这些事实表明，人为气溶胶能更有效的改变大气-海洋温度梯度，进而在单位辐射强迫和单位全球海温改变下，能更有效的改变全球热带气旋频数的分布。
这一发现不但对过去几十年全球热带气旋频数相对稳定这一问题给出来新的解释，也指明了研究热带气旋的气候变化应该重视气溶胶的作用。可见在未来全球变暖下，热带气旋的全球和区域影响将如何变化不仅取决于全球碳排放政策，气溶胶的减排策略也至关重要。这一成果已发表在《Environmental Research Letters》。
图1 现代相对于工业革命前热带气旋生成频数指标的变化。（a,b）历史时期试验多种强迫、(c,d)气溶胶单独作用和(e,f)温室气体单独作用下热带气旋生成频数指标的变化。左列是基于热力和动力性质的Emanuel和Nolan指数，右列是纯动力过程作用的Wang和Murakami指数。
图2 气溶胶对(a)全球及半球尺度和(b)单个海盆尺度热带气旋频数（用频数指标表示）变化影响的重要性。50%表示气溶胶和温室气体对热带气旋频数变化起到同等作用。超过50%意味着气溶胶对热带气旋频数变化的作用超过温室气体的作用。
论文信息：
Cao, J., H. Wang, H. Zhao, B. Wang, L. Wu, and C. Wang. 2022. Reversed and comparable climate impacts from historical anthropogenic aerosol and GHG on global-scale tropical cyclone genesis potential. Environmental Research Letters, 17(9), 094027. https://doi.org/10.1088/1748-9326/ac8c5b
Cao, J., H. Zhao, B. Wang, L. Wu, 2021: Hemisphere-asymmetric tropical cyclones response to anthropogenic aerosol forcing. Nature communications, 12 (1), 1-8, https://doi.org/10.1038/s41467-021-27030-z.