《北極雪冰黑碳的空間分布及其輻射強迫模擬研究》是依託中國科學院大學，由竇挺峰擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：北極雪冰黑碳的空間分布及其輻射強迫模擬研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：竇挺峰
- 依託單位：中國科學院大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
黑碳氣溶膠具有強吸光性，當其沉降到冰雪表面後可有效降低反照率，加速冰雪消融。北極地區被廣泛的冰雪覆蓋，易受到來自北半球中高緯地區排放的黑碳氣溶膠沉降的影響。本項目擬選擇北冰洋及周邊地區開展黑碳氣溶膠的輻射效應研究，將沉降到北極積雪中的黑碳作為研究對象。針對北極特殊的下墊面和氣候特徵，綜合海冰-氣界面的主要參數觀測和大氣大尺度動力過程分析，改進GISS-PUCCINI氣候與大氣化學模式中影響黑碳形成與分布的關鍵物理過程—黑碳老化過程和乾沉降過程，顯著提升模式對北極雪冰黑碳的模擬能力。以北極考察走航沿線觀測的雪冰黑碳濃度和收集的北極主要地區觀測數據為驗證基礎，給出準確的高解析度北極雪冰黑碳濃度空間分布。提取北極典型區域觀測的海冰積雪特徵數據作為輸入參數，運用SNICAR輻射傳輸模型定量估算北極雪冰黑碳對地表反照率的影響及其造成的輻射強迫，為評估當前人類活動對北極海冰積雪消融的影響提供科學依據。
結題摘要
北極地區對氣候變化極為敏感，北半球人類活動排放產生的黑碳等吸光性氣溶膠傳輸到北極地區，沉降後可降低冰雪反照率，對北極冰雪消融產生重要影響。我國之前尚未在北極地區開展雪冰黑碳方面的研究，由於觀測資料的缺乏，之前國際上對北極雪冰黑碳的研究也存在很大的不確定性。我們通過在北極地區開展雪冰黑碳採樣觀測，拓展了現有的北極雪冰黑碳觀測資料的覆蓋區域。並在此基礎上，結合數值模式的結果評估了北極春夏季節雪冰黑碳的分布水平及輻射強迫。主要完成了以下幾項工作：北極春季雪冰黑碳的空間分布評估；北極巴羅地區春季積雪中黑碳源解析；北極春夏季節轉換期雪冰黑碳濃度演變情況；北極夏季雪冰黑碳濃度分布水平評估；春季-夏季雪冰黑碳對反照率的影響及其輻射強迫。取得如下結果：北極冰雪中黑碳等吸光性物質（EC, OC, dust）主要來源於生物質燃燒（森林火災、秸稈燃燒）和自然源（陸生高等植物、微生物）。春季雪冰黑碳濃度分布水平：俄羅斯北極（23.4±10.6ng/g）＞加拿大-阿拉斯加北極（7.9±2.5ng/g）＞北冰洋（5.9±2.9ng/g）＞斯瓦爾巴德（4.9±3.3ng/g）＞格陵蘭（3.4±0.9ng/g）。春末，隨著積雪的消融，黑碳等吸光性物質在積雪表面富集。夏季雪冰黑碳濃度為16.2±11.5ng/g。平均而言，春（夏）季雪冰黑碳可使海冰反照率降低~0.8%（~2.1%），造成的輻射強迫為~1W m-2（~2.8W m-2）。同時獲取了如下幾套關鍵數據：北極春季雪冰黑碳空間分布數據一套；北極春夏季節轉換期雪冰黑碳濃度變化、積雪物理特性演變及反照率觀測數據兩套；北極夏季雪冰黑碳濃度觀測數據一套。這項工作相比前人的研究在觀測數據上更豐富、在研究方法上引入了數值模式的結果，獲得了空間上連續的高解析度雪冰黑碳分布圖，顯著減小了北極雪冰黑碳輻射強迫評估中的不確定性。為準確評估雪冰黑碳對北極冰雪消融的定量影響奠定了紮實的觀測數據和方法基礎。
