不同于大气中的其他气溶胶,黑碳(BC)作为一种吸收类气溶胶,是仅次于二氧化碳的人为增暖因子,对区域气候和辐射强迫有很大影响。黑碳进入大气中后会进一步与大气中的其他组分混合,与可溶性组分混合后的混合物会变成亲水性气溶胶。而在与其他气溶胶混合-吸湿过程中,黑碳气溶胶的光学和辐射特性相应的变化显著。本文利用数值方法研究大气中黑碳真实形状和混合-吸湿增长过程对黑碳气溶胶光学及辐射性质的影响。多球形T矩阵模型可以充分考虑黑碳的非球形聚合体形态,因此本文使用该模型得到准确的非均匀混合的混合黑碳气溶胶的光学特性,进一步通过SBDART辐射传输模式计算对应的辐射特性。考虑黑碳非球形结构的同时,与将黑碳当作球体的“核-壳”模型作比较。结果表明,混合过程中非吸收性气溶胶包裹黑碳时,混合黑碳气溶胶的吸收能力增强,其“棱镜效应”明显。并且该吸收增强随着包裹物散射能力的增强而更显著。此外,被棕碳包裹的黑碳气溶胶在550nm波长下的辐射强迫约为硫酸盐或非吸收性有机碳包裹时的1.5倍。同时,对于混合气溶胶而言,简单的将黑碳看成球体将低估12.5%其在大气中的辐射。吸湿增长过程中,随着相对湿度的增加,混合黑碳气溶胶的消光特性显著增强。此外,消光的增强也与包裹物的含量、亲水性有关,硫酸盐的亲水性比非吸收性有机碳(OC)更强,因此硫酸盐包裹的混合黑碳气溶胶消光增强更明显。本研究中包裹物体积分数约占总气溶胶体积的95%,导致黑碳气溶胶的吸收在混合过程中已接近最大值。因此,吸收特性在吸湿增长过程中变化没有消光特性明显。此外,吸湿增长不仅导致在大气层顶(TOA)产生负的辐射强迫(RF),还削弱了原本黑碳对大气的加热作用(即在大气中引起负的RF)。与将黑碳表示成聚合体的模型相比,当前广泛使用的“核-壳”模型在TOA的RF值与聚合体的结果接近,但是在大气中低估了大约40%由于吸湿性增长产生的RF,还高估了地面和大气中约10%由于内混合产生的RF。由于OC在吸湿过程中吸收减小比硫酸盐明显,OC吸湿增长对大气的降温作用更明显。