中国不同排放情景下人为气溶胶的气候效应

本文利用区域气候模式RIEMS2.0(Regional Integrated Environmental Model System)和2006年以及2020年三种排放情景下的排放资料,研究了2006年气候背景下的人为气溶胶的浓度分布特征及辐射效应,估算了未来不同排放情景下人为气溶胶的主要成分硫酸盐、硝酸盐、黑碳、有机碳(含二次有机碳)的综合气候效应.结果表明:(1)2006年中国地区人为气溶胶浓度硫酸盐>有机碳>硝酸盐>黑碳,其区域柱浓度平均值分别为6.0、4.0、1.3和0.3mg/m2.(2)2006年硫酸盐、硝酸盐、有机碳和黑碳的平均辐射强迫分别为-1.32、-0.60、-0.40和0.28W/m2.硫酸盐、硝酸盐和有机碳的负辐射强迫超过黑碳的正辐射强迫,人为气溶胶总辐射强迫为-1.96W/m2.(3)人为气溶胶的辐射效应及引起的地面气温变化对排放源非常敏感,未来采取不同排放政策导致的人为气溶胶的含量及辐射效应有较大差异.在未来排放增加的情景下,各区域的气溶胶浓度、辐射强迫、气温下降幅度和降水减少幅度也相应加大.

气溶胶直接气候效应对天津气象和空气质量的影响

基于在线大气化学模式WRF/chem,发挥其在线模式的优势,假设是否考虑气溶胶直接气候效应2种情况,模拟2015年全年天津地区气象场和空气质量的演变,并与观测实况比较,定量剖析天气-气溶胶-天气-空气质量之间的相互关系.结果表明:2015年气溶胶直接气候效应导致天津地面太阳辐射下降27.42W/m^2,气温下降0.21℃,风速减少1.1%,相对湿度增加1.4%,边界层高度下降6.3%,气象条件向不利于大气污染扩散方向转变,由于上述作用的存在,2015年PM_(2.5)质量浓度增加3μg/m^3,PM_(10)增加5.5μg/m^3,SO_2增加1.2μg/m^3,同时由于气溶胶影响光化学条件导致的O_3质量浓度减少1.4μg/m^3.气溶胶直接气候效应形成天气-气溶胶-天气-气溶胶之间的循环作用并不是线性的,重污染天气显著强于清洁日和平均条件,从而导致重污染天气空气质量的进一步恶化.

四川盆地气溶胶变化对弱降水的影响:基于干能见度的气候分析

降水是气候变化中最主要也是变化较大的因素,相对于较大量级的降水,小量级降水对增暖、气溶胶等因素的变化更为敏感,但目前有关小量级降水与气溶胶相互关系的研究较少.利用1973-2010 年四川盆地及周边46 个气象台站逐日降水、能见度、相对湿度等资料,分析了弱降水（0-1 mm）日数和干能见度资料替代的气溶胶浓度变化趋势及二者可能的关系.结果表明,（1）近38 年来,四川盆地的平均年弱降水日为72.2 d,年平均弱降水日数呈减少趋势,减少率达3.3 d/10 a,盆地的中南部和西部经济发达区域减少明显.（2）盆地半数以上站点的消光系数变化与弱降水日数变化呈负相关,弱降水日数的减少在干能见度低值区（即气溶胶高值区）比干能见度高值区更显著;（3）借鉴降水地形强化因子（Orographicenhancement factor）的概念,提出弱降水变化因子R0（干能见度低值区弱降水日与干能见度高值区弱降水日比值）,R0 反映了气溶胶浓度的差异影响弱降水日数相对变化的程度.弱降水变化因子R0 有逐年减少趋势,弱降水日R0 在38 年间减少了7%,即相较于干能见度高值区,干能见度低值区的弱降水的发生频率较少,这说明气溶胶对于降水的抑制作用在气溶胶高值区较明显.

气溶胶对东亚夏季风指数和爆发的影响及其机理分析

利用高分辨率区域气候模式Reg CM4.3,通过引入沙尘、海盐、硫酸盐、黑碳和有机碳等5种气溶胶,对1995—2010年的东亚夏季风进行数值模拟,研究了自然和人为气溶胶对东亚夏季风的可能影响。结果表明:区域气候模式对东亚夏季风和气溶胶的时空分布都有较好的模拟效果,自然和人为气溶胶造成东亚夏季风指数减小约5%,且除我国东南部地区外,气溶胶使整个季风区的季风爆发时间推迟了1候左右。在我国东南部及近海地区,气溶胶通过吸收太阳辐射对中层大气起到加热作用,气柱受热会出现膨胀,从而造成了低层大气的位势高度下降并激发出气旋式环流距平,气旋式环流距平西侧偏北风能削弱东亚夏季风区低层的偏南气流。气溶胶的加入引起的地表负的辐射强迫造成了空气出现下沉运动并配合低层偏北风和高层偏南风距平,在25°N以北地区形成了间接经向环流距平,从而也削弱了东亚夏季风的垂直环流。气溶胶增加了我国季风区的水汽通量散度值,从而造成了夏季降水的明显减少,其中我国华北和西南地区为2个主要的降水减少区域。

青藏高原地区气溶胶及其对降水影响的研究进展

青藏高原(简称高原)气溶胶主要来自周边地区的输送,近年来,随着人为污染加剧和气候条件变化,高原及周边地区气溶胶的特性和气候效应越来越受关注。而高原降水一直是高原气象与气候学的重点,气溶胶对高原降水的影响正逐渐成为研究热点。本文总结了高原气溶胶及其对降水影响的相关研究成果,从气溶胶特性观测(站点和卫星观测)研究、“气溶胶-辐射相互作用”、“气溶胶-云相互作用”影响降水研究以及气溶胶影响降水中化学组分研究等方面进行了综述,并对未来研究方向进行了展望。