基於觀測約束的氣溶膠間接氣候效應的研究

《基於觀測約束的氣溶膠間接氣候效應的研究》是依託南京大學，由汪名懷擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於觀測約束的氣溶膠間接氣候效應的研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：汪名懷
• 依託單位：南京大學

項目摘要

氣溶膠間接氣候效應的輻射強迫估計是氣候變化領域從科學認知上不確定性最大的方向之一，而來自觀測資料的約束是提高氣候模式中氣溶膠間接氣候效應估計的重要途徑。前期的觀測約束研究中多注重全球結果而少區域上的約束，多單個物理過程的約束而少系統性多過程的約束。前期觀測約束研究中也缺少對可觀測量的可靠性檢驗。本項目運用動力區域分類和因子分解的方法，揭示不同因子對氣溶膠間接氣候效應不確定性的貢獻，分析氣溶膠間接氣候效應及其不確定性的動力區域依賴性。本項目進一步針對不同的動力區域和不同物理過程，使用衛星和地面觀測資料，通過可靠性檢驗選取可靠的可觀測量，來約束氣溶膠間接氣候效應的輻射強迫估計，減少氣溶膠間接氣候效應輻射強迫估計上的不確定性。

結題摘要

氣溶膠間接氣候效應是全球氣候變化科學認知上最大不確定性之一，如何更好的理解氣溶膠間接氣候效應的不確定性及如何基於觀測來約束和減小這一確定性有著重要的科學意義。本項目圍繞氣溶膠間接氣候效應觀測約束這一核心科學問題，基於衛星觀測和區域/全球氣候模式開展了深入研究，取得了一系列的科研成果。本項目發展了多個用於氣溶膠間接氣候效應研究的診斷分析方法，包括雲動力區域分類法來研究氣溶膠間接氣候效應的動力區域依賴；通過因子分解法將氣溶膠間接氣候效應分解為多個因子，定量分析不同因子對氣溶膠間接氣候效應的貢獻，並用來比較分析多個模式中不同因子對不確定性的貢獻；發展了基於雲凝結核數濃度和雲厚度來診斷分析氣溶膠雲生命周期效應的方法。這些方法為定量評估和理解氣溶膠間接氣候效應不確定性，並進一步提高模式中氣溶膠間接氣候效應的模擬提供了重要的工具。運用這些分析方法，本項目揭示了氣溶膠間接氣候效應在海洋上升區域的不確定性很大，而氣溶膠雲生命周期效應是氣溶膠間接氣候效應不確定性的主要貢獻因子，這些是氣溶膠間接氣候效應模擬和觀測約束的重點。本項目進一步通過衛星觀測分析發現氣溶膠對海洋雲量的影響很大，而這一效應在模式中可能被低估了，應該是未來模式評估和發展的重點領域。本項目也揭示長期衛星觀測是用來研究氣溶膠-雲相互作用和氣溶膠間接氣候效應重要方法，有望未來更好用於評估和約束氣候模式中氣溶膠間接氣候效應。本項目相關成果已經發表在國際主流期刊或者正在投稿和撰寫中，目前已經發表SCI論文6篇，包括Science雜誌論文一篇，同時還有兩篇論文在審稿。論文的相關成果得到廣泛關注，發展的分析方法也被不同的研究小組採納。比如發展降雨敏感度方法多個小組用來評估和約束模式中氣溶膠-雲-降雨相互作用，而發展的基於雲凝結核數濃度和雲厚度的診斷方法已經被其他研究組用來評估模式中氣溶膠間接氣候效應。