自然排放和人类产生的气溶胶对东亚区域气候的影响.PDF

第 87 卷 增刊 261 Vol. 87 Supp. 地 质 学 报 ACTA GEOLOGICA SINICA 2013 年 6 月 June., 2013 自然排放和人类产生的气溶胶对东亚区域气候的 影响 刘晓东，解小宁，孙辉 中国科学院地球环境研究所，陕西 西安，710075 大气气溶胶是指悬浮在大气中的固态和液态 1 结果分析 颗粒物，其粒径大小在 0.001～100µm 之间。大气 气溶胶按照排放源种类可分为自然源和人为源两 1.1 自然排放的东亚沙尘气溶胶时空分布及其气 类。自然排放的气溶胶主要包括沙尘、海盐、火山 候效应 灰、矿石灰等，而人类产生的气溶胶主要包括硫酸 东亚是一个重要的沙尘源区，这里的沙尘年排 盐、黑碳、有机碳、硝酸盐等。大气气溶胶可以通 放总量高达 800 Mt，约占全球沙尘排放总量的一半 过直接和间接效应影响地气系统的辐射平衡及水 以上。东亚沙尘气溶胶主要来源于塔克拉玛干沙漠 循环。气溶胶的直接效应是指气溶胶通过散射和反 和北方戈壁沙漠。我们使用一个高分辨率（水平分 射太阳光以及热红外光，进而改变地气系统的辐射 辨率为 50 km ）区域气候模式RegCM4 在耦合沙尘 平衡，或者改变相应的行星反照率散射和反射太阳 模块 （Dust 试验）或不耦合沙尘模块 （Nodust 试验） 光和热红外光。气溶胶间接效应指的是大气溶胶作 条 件 下 对 中 国 北 方 地 区 进 行 了 连 续 十 年 为云凝结核或者冰核，增加云滴和云冰的数浓度， （2000-2009 ）的数值模拟。模式的沙尘模块包括起 通过改变云的光学性质和云的生命期，对气候系统 沙、传输、重力沉降、干湿沉降以及诊断其光学和 产生辐射强迫作用。气溶胶直接和间接效应及其引 辐射特性，沙尘粒径范围共分4 档并介于0.01-20μm 起的大气温度结构的改变则会导致大气稳定度、对 之间。 流和降水的变化，进而影响区域或全球水循环。在 首先利用卫星观测资料检验了该模式对东亚 漫长的地质时期，自然排放的气溶胶在构造尺度、 沙尘气溶胶时空分布的模拟能力。其次分析了沙尘 轨道尺度以及次轨道尺度的气候环境变化中始终 对东亚气候的直接辐射效应。结果显示，中国北方 扮演着重要的反馈作用。在进入人类文明的历史时 存在三个沙尘浓度极大值区域，分别位于南疆塔克 期，特别是工业革命以来，人类产生的气溶胶的影 拉玛干沙漠，内蒙古北方沙漠以及北疆沙区。模拟 响在不断加剧。自然排放的气溶胶的重要组分—— 的源区沙尘浓度比全球模式的模拟结果更接近仪 亚洲沙尘主要源于亚洲内陆干旱-半干旱地区并对 器观测。沙尘光学厚度（AOD ）空间和季节分布、 全球沙尘循环具有重要贡献。东、南亚作为地球人 年循环与卫星观测基本一致，表明该模式对东亚地 口最密集的地区，近年来已成为世界上因人类排放 区沙尘气溶胶时空分布具有较好的模拟能力。 气溶胶浓度最高的地区。因此，自然和人类引起的 模拟结果表明沙尘直接辐射效应对东亚气候 气溶胶对亚洲乃至全球气候具有不可忽视的作用。