大气气溶胶及其气候效应.pdfVIP

中国热点论文分析 中国地学研究热点论文特约稿 大气气溶胶及其气候效应 石广玉檀赛春 中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室 北京 100029 E-mail: shigy@mail.iap.ac.cn 近年来，全球气候变化已经成为一个引起极大关注的 影响的东亚和西北太平洋地区大气中的气溶胶特性及其 科学和社会问题。无论是对过去气候变化历史的归因和解 控制因子，并评估它们对气候变化辐射强迫的影响。其 释，还是对未来的气候变化进行预测，都必须知道引起全 三个主要的科学问题是：（1）“特性描述”，即确定东亚 球气候变化的因子。地球大气中除了气体成分之外，还含 和西北太平洋地区主要类型气溶胶的物理、化学和光学 有大量的颗粒物质即气溶胶。大气气溶胶可以散射和吸收 特性，并研究这些特性之间的相互关系定量化。（2）“辐 太阳短波辐射以及地球长波辐射，影响地气系统的辐射平 射”研究，对这一区域气溶胶和辐射之间的相互关系定 衡 （直接效应）；与此同时，它们还可以作为凝结核影响 量化。（3）“过程”研究，其目的是量化控制主要类型气 云的辐射特性以及作为反应表面影响大量化学反应的速度 溶胶以及它们的物理、化学和辐射特性演化的过程，并将 （间接效应）；因此，大气气溶胶在大气辐射和气候变化的 有关结果应用到改进的模式当中去。为了实现这些目标并 研究中占有极其重要的地位。 解决所提出的科学问题，ACE-Asia开展了两部分观测：一 自工业革命以来，人类活动已经在许多地区对大气气 是2001年春季的加强外场观测，二是建立更长期的地基 溶胶的释放产生了明显影响，特别是造成了硫酸盐、硝酸 观测网。在美、中、日、韩等国科学家的共同努力下，ACE- 盐、有机物和烟尘气溶胶的增加。目前，大气气溶胶总的 Asia这一国际科学计划综合实施了卫星观测、飞机采样、 直接辐射强迫和间接辐射强迫（仅包括云反照率效应）分 船只测量以及陆基仪器观测，取得了大量数据，并充分利 2 2 用这些观测数据对模式 （化学输送模式以及辐射传输模 别为－0.50[±0.40] W/m和－0.70[－1.1, +0.4]W/m； 这可同长寿命温室气体 （包括CO、CH、NO和卤代烃） 式）进行了改进，减小了评估气溶胶气候效应的不确定 2 4 2 2 性。 的总辐射强迫+2.63[±0.26] W/m相比较（Forster，et al., 如前所述，在当前全球气候变化的研究中，大气气溶胶 2007 inIntergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) [2007]）。 的不确定性最大。ACE-Asia提炼了有关科学问题，同时提出 大气气溶胶粒子影响气候变化是毫无疑问的。但是与 了解决这些问题的研究策略并实施了观测，它的成功为未来 大气温室气体相比，要评估气溶胶的气候效应却困难得 气溶胶/气候问题的深入研究提供了经验。因此，上述论文 多。这不但因为气溶胶是由具有不同谱分布、形状、化学 发表后，引起国际学术界的广泛关注，引用率较高。 组成和光学性质的物质构成的，还由于它们浓度的时空变 当然，大气气溶胶及其气候效应问题是非常复杂的， 化可达几个数量级而且缺乏充分的观测资料。 ACE-Asia国际研究计划在解决这些问题上前进了一步， 为了研究亚洲气溶胶的相关问题，国际全球大气化学 但同时又提出了一些新的问题。比如，单就亚洲沙尘气溶 计划 （IGAC）组织开展了亚洲气溶胶特征试验 （ACE-胶而言，当前仍然不清楚不同沙尘源区气溶胶的物理、化 Asia）。2003年发表在Journal of Geophysical Research上 学和辐射特性的垂直廓线分布，对长距离输送过程中所发 生的气溶胶粒子的物理、化学及光学特性的变化仍然知之 的论文“An overview of ACE-Asia