【摘要】：隨著人類工業(yè)發(fā)展的突飛猛進,我們賴以生存的環(huán)境正在不斷惡化,同時全球的氣候也隨之改變。如何減緩全球氣候變化的速率,減少升溫幅度,已經(jīng)是人類面臨的嚴峻問題之一。在控制空氣中二氧化碳濃度的同時減排短壽命氣候污染物(本文只考慮對流層臭氧、甲烷和黑碳氣溶膠,簡稱SLCPs)是在短時間內(nèi)減緩氣候變化行之有效的辦法之一。但各種氣候污染物對溫度的影響不同,且存在著相互作用,因此減排污染物最終會對未來氣候產(chǎn)生怎樣的影響,仍需要給予進一步的研究。本文利用國家氣候中心第二代大氣環(huán)流模式BCC_AGCM2.0.1與中國氣象科學(xué)研究院氣溶膠理化模式CUACE/Aero雙向耦合所組成的氣溶膠?氣候耦合模式系統(tǒng)BCC_AGCM2.0.1_CUACE/Aero,在政府間氣候變化專門委員會第五次評估報告(IPCC AR5)最新提出的有效輻射強迫(ERF)概念框架下,結(jié)合最新的觀測資料與典型排放情景(RCPs),分別模擬研究短壽命氣候污染物的有效輻射強迫及其對全球氣候的影響。主要結(jié)論如下:(1)自工業(yè)革命以來對流層臭氧濃度變化的有效輻射強迫全球平均值為0.46 W/m2,并由此造成全球平均近地面氣溫上升0.36°C,同時全球平均地表水汽通量和降水量的變化均為0.02 mm/day。由于對流層臭氧濃度的變化使中高緯度地區(qū)云量均呈現(xiàn)較為明顯的增加,而在40°N附近地區(qū)云量卻顯著的減少,這與地表水汽蒸發(fā)量的變化和氣流的輻合與輻散有關(guān)。(2)自工業(yè)革命以來大氣中甲烷濃度變化的有效輻射強迫為0.49 W/m2(其濃度的空間不均與性產(chǎn)生的不確定性小于2%),由此造成全球平均近地面氣溫上升0.31°C,且升溫主要分布在南北半球中高緯度地區(qū)。同時甲烷濃度增加造成的全球平均地表水汽通量和降水量的變化均為0.02 mm/day。而地表水汽通量的變化和氣流的輻合與輻散的變化使高緯度地區(qū)云量增加,而中低緯度地區(qū)云量則有所減小。(3)2010年到2050年間,在保持現(xiàn)有人為污染物排放水平不變的情況下(RCP8.5)二氧化碳和SLCPs二者的濃度同時變化造成的全球平均有效輻射強迫為2.03 W/m2,從而使全球平均近地面氣溫上升1.95℃。而在該排放情景下單獨改變CO2或SLCPs的濃度產(chǎn)生的有效輻射強迫分別為1.74 W/m2和0.16 W/m2,造成地表升溫分別為1.72℃和0.26℃。而不計經(jīng)濟成本大力減排的情況下(RCP2.6)到2050年單獨改變SLCPs濃度的有效輻射強迫為-0.38 W/m2,由此造成的全球平均近地面氣溫變化為-0.2℃;在此基礎(chǔ)上同時改變二氧化碳濃度的情況下,全球平均近地面氣溫在2050年將上升0.5℃。在充分考慮經(jīng)濟成本合理減排的情況下(RCP4.5),2050年,單獨改變SLCPs濃度的有效輻射強迫為-0.22W/m2,由此造成的全球平均近地面氣溫變化為-0.04℃;而同時改變二氧化碳的濃度將會使全球平均近地面氣溫將上升1.08℃。兩種減排情景下到2050年全球平均近地面氣溫增量明顯減小。(4)RCP4.5可能最接近未來減排實際情況的路徑,與RCP8.5相比,到2050年SLCPs濃度變化使全球平均近地面氣溫下降了0.46℃,在北半球中高緯度地區(qū)降溫較顯著。同時全球平均地表水汽通量和降水量的變化均為-0.02 mm/day。云量的變化主要分布在南北半球中高緯地區(qū),這可能與地表水汽蒸發(fā)量的變化以及氣流的輻合與輻散有關(guān)。在南北半球近赤道地區(qū)降水量的變化較顯著,中高緯度地區(qū)降水量以減少為主,而熱帶大部分地區(qū)降水量則有所增加。
[Abstract]:With the rapid development of the human industry, the environment on which we live is deteriorating and the global climate changes. How to slow down the rate of global climate change and reduce the range of temperature has been one of the serious problems faced by human beings. To control the concentration of two carbon dioxide in the air and reduce the short life climate pollution at the same time. This article only considers tropospheric ozone, methane and black carbon aerosols, SLCPs) is one of the effective ways to mitigate climate change in a short time. However, the effects of various climate pollutants on temperature are different, and there are interactions, so how the emission of pollutants will eventually affect the future climate will still need to be given. This paper uses the second generation atmospheric circulation model BCC_AGCM2.0.1 of the National Climate Center and the aerosol? Climate coupling model system of the aerosol physical and chemical model CUACE/Aero of the China Academy of Meteorological Sciences (CMA), BCC_AGCM2.0.1_CUACE/Aero, in the fifth assessment report of the Intergovernmental Panel on climate change (IPCC AR5). In the framework of the newly proposed effective radiation forcing (ERF) concept, combined with the latest observation data and typical emission scenarios (RCPs), the effective radiation forcing of short life climate pollutants and their effects on the global climate are simulated respectively. The main conclusions are as follows: (1) the effective radiation forcing of tropospheric ozone concentration changes since the life of the industrial leather The average value of the ball is 0.46 W/m2, and the global average surface temperature rises by 0.36 degree C, and the global average surface water vapor flux and precipitation change are 0.02 mm/day. because of the change of troposphere ozone concentration, the cloud amount in the middle and high latitudes increases obviously, but the cloud amount in the vicinity of 40 degree N decreases significantly. This is related to the change of evaporation of surface water vapor and convergence and divergence of air flow. (2) the effective radiation forcing of methane concentration changes in the atmosphere since the industrial revolution is 0.49 W/m2 (the uncertainty of spatial heterogeneity and nature of its concentration is less than 2%), resulting in the global average near ground temperature rising by 0.31 degrees C, and the heating is mainly distributed in the north and the south. In the middle and high latitudes of the hemisphere, the global average surface water vapor flux and precipitation caused by the increase of methane concentration are all 0.02 mm/day. while the change of the surface water vapor flux and the change of the convergence and divergence of the air flow increase the cloud amount in the high latitudes, while the cloud amount in the middle and low latitudes decreases. (3) between 2010 and 2050, it is guaranteed. The global average effective radiation force caused by the simultaneous changes in the concentration of pollutant emission levels (RCP8.5) and SLCPs two is 2.03 W/m2, thus increasing the global average near ground temperature by 1.95 degrees centigrade. The surface temperature is 1.74 W/m2 and 0.16 W/m2, which causes the surface temperature to be 1.72 and 0.26, respectively. Without the economic cost, the effective radiation force of the SLCPs concentration by 2050 (RCP2.6) is -0.38 W/m2, and the global average near ground temperature change is -0.2 C; on this basis, the carbon dioxide concentration is changed at the same time. Under the circumstances, the global average near ground temperature will rise 0.5 degrees C in 2050. In full consideration of the reasonable economic cost of emission reduction (RCP4.5), in 2050, the effective radiation forcing of SLCPs concentration alone is -0.22W/m2, resulting in the global average near ground temperature change to -0.04 C; and the concentration of carbon dioxide will be changed at the same time. The average near ground temperature of the ball will rise by 1.08 degrees C. The global average near ground temperature increment in 2050 is obviously reduced by two kinds of emission reduction scenarios. (4) RCP4.5 may be closest to the path of future emission reduction. Compared with RCP8.5, the global average near surface gas temperature decreased by 0.46 degrees to the high latitude in the northern hemisphere, compared with the SLCPs concentration change in 2050. At the same time, the variation of the global average surface water vapor flux and precipitation is the change of -0.02 mm/day. cloud amount mainly in the middle and high latitudes of the northern and southern hemispheres, which may be related to the change of the evaporation of the surface water vapor and the convergence and divergence of the air flow. The decrease of precipitation is mainly in the area, while the precipitation in most tropical regions increases.
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X51;P461

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本文編號：2158187