中國西北地區沙塵氣溶膠區域輻射效應的研究

《中國西北地區沙塵氣溶膠區域輻射效應的研究》是依託蘭州大學，由蘇婧擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：中國西北地區沙塵氣溶膠區域輻射效應的研究
• 依託單位：蘭州大學
• 項目負責人：蘇婧
• 項目類別：青年科學基金項目

項目摘要

沙塵氣溶膠作為中國西北地區主要的氣溶膠類型，其輻射效應對於區域氣候變化有重要影響，但由於缺乏對其物理光學特性準確了解，使得沙塵氣溶膠輻射強迫的計算具有很大的不確定性。本項目將利用蘭大氣候站地面觀測及多次野外加強觀測試驗數據，來反演我國西北沙塵氣溶膠的物理光學特性，建立西北地區沙塵氣溶膠光學特性資料庫，並利用沙塵氣溶膠光學厚度的地基反演數據，驗證評估各種衛星氣溶膠光學厚度在西北半乾旱區域的可靠性，並對衛星反演進行訂正，得到西北區域合理、準確的氣溶膠光學厚度。並通過輻射閉合驗證各參數的準確性，進而利用數值模式計算研究整個西北地區的沙塵氣溶膠輻射強迫，為深入研究沙塵氣溶膠對西北地區區域能量平衡的作用以及對西北地區乾旱的影響提供依據。

結題摘要

在項目組成員努力下，本項目順利完成了預期計畫和目標。在項目支持下，發表SCI論文兩篇，取得了一些創新性結果；並在項目執行過程中，得到一些計畫外的結果。首先本課題計畫對西北地區沙塵氣溶膠進行系統理論研究和數值模擬計算。由於在西北沙塵源附近的觀測很少，目前對於沙塵氣溶膠的光學特性研究還存在很多的爭議。本課題希望通過利用蘭州大學半乾旱氣候與變化觀測站的氣溶膠與輻射的長期觀測資料以及野外加強觀測試驗數據，對沙塵氣溶膠的粒子分布、光學厚度、單次散射反照率、不對稱因子等物理光學特性進行反演，驗證現有結果，並得到西北地區可靠地沙塵粒子光學特徵參數。在此項計畫實施過程中，我們利用了2008年敦煌和2010年民勤野外觀測資料，系統的反演了西北地區沙塵氣溶膠的光學性質，並詳細的與目前國際常用的Cimel反演結果進行對比，分析哪些結果是相同的，哪些結果是不一致的，進一步通過輻射閉合試驗，討論兩種反演結果在不一致的方面，哪一種結果更為可靠。其次本課題計畫利用數值模式計算分析西北地區沙塵氣溶膠在大氣層頂和地表的輻射強迫，為深入研究沙塵氣溶膠對西北地區區域能量平衡的作用以及對西北地區乾旱的影響提供依據。在此項計畫中我們將觀測數據反演得到的沙塵光學特性參數，輸入輻射傳輸模式，在閉合試驗成功的條件下，利用模式定量計算了大氣層頂和地表的輻射強迫值，並討論了沙塵氣溶膠對區域能量平衡的影響。另外本課題執行時發現，目前反演氣溶膠光學時一般假設沙塵粒子為球形粒子，但沙塵粒子其實為典型非球形，這種假設可能對反演結果有一定影響，所以在課題計畫之外，我們研究分析了沙塵粒子非球形對氣溶膠特性反演的影響，進一步進行了沙塵光學特性參數化的工作；並完成了一些利用輻射傳輸模式計算對流層上部和平流層下部輻射通量的工作。