【摘要】：氣溶膠通過自身的光學(xué)性質(zhì)和通過改變云的性質(zhì),對氣候的影響越來越受國內(nèi)外研究學(xué)者的關(guān)注。然而目前氣溶膠依然是氣候變化研究中最大的不確定性因素,不確定性主要來源于對氣溶膠-云相互作用的認(rèn)識尚不全面。在實(shí)際研究中,傳統(tǒng)的輻射強(qiáng)迫概念不利于降低氣溶膠輻射強(qiáng)迫的不確定性,而且在預(yù)測長期氣候變化上并不具有優(yōu)勢。因此,本文利用加入了氣溶膠-云相互作用模塊的國家氣候中心氣溶膠-氣候耦合模式BCC AGCM2.0.1_CUACE/Aero,在IPCC AR5新定義的有效輻射強(qiáng)迫(ERF)的概念下重新討論了人為氣溶膠的輻射強(qiáng)迫。另外,在研究了氣溶膠對全球溫度、云、環(huán)流和降水影響的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步討論了氣溶膠對全球地表干旱程度和干旱、半干旱地區(qū)范圍的影響。主要結(jié)論如下：(1)1850-2010年總?cè)藶闅馊苣z的ERF為-2.49 W m-2,其中氣溶膠-輻射相互作用的有效輻射強(qiáng)迫(ERFari)為-0.30Wm-2,氣溶膠-云相互作用的有效輻射強(qiáng)迫(ERFaci)為-2.19Wm-2。硫酸鹽(SF)、黑碳(BC)和有機(jī)氣溶膠(OA)的ERF分別為-2.37、0.12和-0.31Wm-2.1850-2010年總?cè)藶闅馊苣z造成的全球平均溫度和降水變化分別為-2.53 K和-0.20 mm day-1;2010-2100年(根據(jù)RCP4.5排放路徑)總?cè)藶闅馊苣z造成的全球平均溫度和降水變化分別為2.06 K和016 mmday-1�？�?cè)藶闅馊苣z造成的溫度響應(yīng)主要發(fā)生在北半球中、高緯度,而ITCZ的降水中心總是移向相對較暖的半球一側(cè)。(2)1850-2010年總?cè)藶闅馊苣z造成陸地平均降水減少0.18 mm day-1,造成陸地平均參考蒸散ET0(代表地表蒸發(fā)與蒸騰的潛力)降低0-35mm day-1,因過分抑制地表對水分的需求而不會造成陸地整體地表干旱程度增加和干旱、半干旱區(qū)范圍擴(kuò)張。但對東亞、南亞和北美地區(qū)來說,減排人為氣溶膠對防止干旱、半干旱區(qū)擴(kuò)張依然非常重要。(3)在三種人為氣溶膠中,SF對地表干旱程度和干旱、半干旱區(qū)范圍的影響最重要。SF和OA可以通過降低地表溫度、減少地表有效能量和增加近地面相對濕度造成ET0降低,因而不會造成陸地整體地表干旱程度增加和干旱、半干旱區(qū)范圍擴(kuò)張,但有可能造成北非干旱、半干旱區(qū)南移和東亞、南亞等地區(qū)干旱、半干旱區(qū)范圍增加。BC可以造成地表溫度增加,但同時(shí)造成地表有效能量減少,對ET0的影響取決于以上兩個變量的相對變化。BC可能會造成全球干旱、半干旱地區(qū)范圍擴(kuò)張,尤其是在中亞。(4)沙塵是一種與干旱氣候聯(lián)系緊密的自然氣溶膠,它的排放受干旱、半干旱地區(qū)氣候的影響,反過來又影響干旱、半干旱地區(qū)氣候。以散射性為主的沙塵在減少降水的同時(shí),更多地抵制了ET0,從而對干旱氣候產(chǎn)生負(fù)反饋?zhàn)饔�。與SF和OA不同,沙塵氣溶膠主要通過減少地表有效能量降低陸地平均ET0。
【學(xué)位授予單位】：中國氣象科學(xué)研究院
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：X513;P461
【圖文】：

１．４關(guān)于地表干旱程度的研究進(jìn)展逡逑從上節(jié)可＾１？發(fā)現(xiàn)，目前絕大部分針對氣溶膠氣候效應(yīng)的研究歸結(jié)點(diǎn)是降水，而氣溶逡逑膠對地表干旱程度的影響極少被提及或用降水變化來代替。圖１．１引自Ｈｕｌｍｅ邋（１９９６），逡逑顯示了邋２０世紀(jì)中亞和東亞干旱地區(qū)年平均溫度和年降水量的時(shí)間序列。如果不考慮兩逡逑個地區(qū)明顯的升溫趨勢而單從降水變化來看，很容易得出這兩個地區(qū)沒有發(fā)生明顯的干逡逑旱加重的結(jié)論。但是一個人即便攜帶同量的水，在穿越炎熱的沙漠和溫暖的森林時(shí)所體逡逑會的感受一定是不一樣的。同樣的道理，降水變化也不能全面反映一個地區(qū)干旱或濕潤逡逑程度的變化，這也是研究氣溶膠對地表干旱程度影響的出發(fā)點(diǎn)。逡逑地表是連接大氣與±壤的界面（Ｆｒａｅｄｒｋｈ＆Ｓｉｅｌｍａｎｎ，邋２０１１），地表水分平衡的變逡逑化在很大程度上與±壤干濕變化是錯合的，這就為我們通過研究地表水分收支變化探究逡逑一個地區(qū)干濕變化提供了方便。實(shí)事上，關(guān)于溫室氣體對地表干旱程度的影響研究己經(jīng)逡逑開展。Ｅｍａｎｕｅｌ邋ｅｔａｌ．邋（１９８５）邋霍爾德里奇生命區(qū)（Ｈｏｌｄｒｉｄｇｅ

ｉ３７Ｃｓ主要附著于硫酸鹽氣溶膠而重復(fù)了硫酸鹽氣溶膠在大氣中的生命過程，而ｉ３３Ｘｅ卻逡逑是一種惰性氣體，不參與物理和化學(xué)轉(zhuǎn)化，兩種氣體濃度的比值在大氣中隨時(shí)間的變化逡逑可Ｗ大概反映出硫酸鹽氣溶膠在大氣中的停留時(shí)間（Ｋｒｉｓｔｉａｎｓｅｎ邋ｅｔ邋ａｌ．邋２０１２）。如圖２．２逡逑所示，ＢＣＣ＿ＡＧＣＭ２．０．１＿ＣＵＡＣＥ／Ａｅｒｏ模擬的硫酸鹽氣溶膠在大氣中的停留時(shí)間約為逡逑１１．５天左右，與觀測結(jié)果得到的１２．８天非常接近，而參與比較的１９個模式得到的硫酸逡逑鹽氣溶膠生命時(shí)間的中值為８．９±４．７天（Ｋｒｉｓｔｉａｎｓｅｎ邋ｅｔａｌ．邋２０１５，待投稿）。眾所周知，逡逑硫酸鹽是最重要的人為氣溶膠，在大氣中的含量最多，且具有很好的吸濕性，可作為逡逑云滴凝結(jié)核和冰核影響云的性質(zhì)，在很大程度上決定了人為氣溶膠整體的福射強(qiáng)迫和氣逡逑候效應(yīng)。因此，對硫酸鹽在大氣中停留時(shí)間模擬的好壞直接影響到對人為氣溶膠整體氣逡逑候影響的模擬效果。逡逑Ｗａｎｇ邋ｅｔａｌ．邋（２０１４）在邋ＢＣＣ＿ＡＧＣＭ２．０．１＿ＣＵＡＣＥ／Ａｅｒｏ邋中加入了雙參數(shù)云微物理過逡逑程，而么前ＢＣＣ＿ＡＧＣＭ２．０．１＿ＣＵＡＣＥ／Ａｅｒｏ采用的是單參數(shù)的云微物理方案。兩者的區(qū)逡逑別在于前者可Ｗ根據(jù)在線模擬的氣溶膠質(zhì)量濃度和數(shù)濃度預(yù)報(bào)云滴和冰粒子的質(zhì)量濃逡逑度、數(shù)濃度與有效半徑（Ｍｏｒｒｉｓｏｎ邋ａｎｄ邋Ｇｅｔｔｅｌｍａｎ

邋Ｉ邋Ｉ邋１邋Ｉ邋Ｉ邋Ｉ邋１邋Ｉ逡逑ＪＡＮ邋ＦＥＢ邋ＭＡＲ邋ＡＰＲ邋ＭＡＹ邋ＪＵＮ邋ＪＵＬ邋ＡＵＯ邋ＳＥＰ邋ＯＣＴ邋ＮＯＶ邋ＤＥＣ逡逑圖２．１，在阿姆斯特丹島站（７７．６°邋Ｅ，３７．８°邋Ｓ），ＢＣＣ＿ＡＧＣＭ＿ＣＵＡＣＥ／Ａｅｒｏ模擬的（短劃線）和由逡逑ＭＡＴＣＨ氣溶膠資料模擬的（虛線）Ａ０Ｄ與ＡＥＲＯＮＥＴ觀測結(jié)果（實(shí)線，誤差棒代表觀測結(jié)果的標(biāo)逡逑準(zhǔn)差）的對比。來自趙樹云等（２０１４）的圖３。逡逑最近一次參與ＡｅｒｏＣｏｍ比較試驗(yàn)是利用福島核電站排放的兩種放射性氣體＂７Ｃｓ逡逑與ｉ３３Ｘｅ在大氣中的演化探討硫酸鹽氣溶膠在大氣中的停留時(shí)間。其原理是：在大氣中逡逑ｉ３７Ｃｓ主要附著于硫酸鹽氣溶膠而重復(fù)了硫酸鹽氣溶膠在大氣中的生命過程，而ｉ３３Ｘｅ卻逡逑是一種惰性氣體，不參與物理和化學(xué)轉(zhuǎn)化，兩種氣體濃度的比值在大氣中隨時(shí)間的變化逡逑可Ｗ大概反映出硫酸鹽氣溶膠在大氣中的停留時(shí)間（Ｋｒｉｓｔｉａｎｓｅｎ邋ｅｔ邋ａｌ．邋２０１２）。如圖２．２逡逑所示，ＢＣＣ＿ＡＧＣＭ２．０．１＿ＣＵＡＣＥ／Ａｅｒｏ模擬的硫酸鹽氣溶膠在大氣中的停留時(shí)間約為逡逑１１．５天左右，與觀測結(jié)果得到的１２．８天非常接近，而參與比較的１９個模式得到的硫酸逡逑鹽氣溶膠生命時(shí)間的中值為８．９±４．７天（Ｋｒｉｓｔｉａｎｓｅｎ邋ｅｔａｌ．邋２０１５，待投稿）。眾所周知，逡逑硫酸鹽是最重要的人為氣溶膠，在大氣中的含量最多，且具有很好的吸濕性，可作為逡逑云滴凝結(jié)核和冰核影響云的性質(zhì)

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 陳明誠;孫照渤;沈新勇;王勇;吉振明;;近22a人為氣溶膠對東亞地區(qū)夏季風(fēng)環(huán)流影響的數(shù)值模擬研究[J];大氣科學(xué)學(xué)報(bào);2014年04期

本文編號：2779009