《東亞地區沙塵氣溶膠對雲、降水及輻射的影響》是依託蘭州大學，由劉玉芝擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：東亞地區沙塵氣溶膠對雲、降水及輻射的影響
- 依託單位：蘭州大學
- 項目負責人：劉玉芝
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
東亞地區分布著若干重要的沙塵源區，對全球環境和氣候變化有著舉足輕重的影響。該地區地表類型複雜，不同區域大氣中水汽條件差異顯著，沙塵氣溶膠對雲及降水的影響仍存在很大的不確定性。本項目擬將衛星資料分析與數值模擬相結合，選取東亞地區具有代表性的典型區域進行重點研究，定量估算東亞地區不同大氣背景下沙塵氣溶膠影響雲滴數濃度、雲水路徑、冰水路徑等雲微物理特性的差異，揭示東亞地區沙塵氣溶膠影響雲、降水及輻射的特徵。項目首次將氣溶膠三維輻射傳輸模式引入東亞地區不同大氣條件下的沙塵氣溶膠直接、間接及半直接輻射效應研究中，並首次通過顯式地建立沙塵氣溶膠和雲中冰核濃度之間的關係，定量研究沙塵氣溶膠對雲中冰水路徑、冰晶粒子濃度等微物理特性的影響。通過本項研究，將有助於提高對東亞地區沙塵氣溶膠影響雲、降水和輻射收支機理的認識，為揭示東亞沙塵氣溶膠在區域及全球氣候變化中的作用提供有力的科學依據。
結題摘要
本項目針對項目研究目標，將衛星資料與數值模擬相結合，開展了煙塵氣溶膠對中國北方地區的影響、青藏高原沙塵氣溶膠、雲的輻射氣候效應以及江淮流域的氣候回響等方面研究。基於衛星資料，項目對青藏高原上空的氣溶膠特性進行了分析，並利用已調試好的首次耦合在區域氣候模式中三維氣溶膠輻射傳輸模式（SPRINTARS），研究了典型沙塵事件中青藏高原夏季沙塵氣溶膠光學厚度及柱濃度等特性參數在青藏高原的區域分布特徵。同時通過雲氣溶膠雷射雷達和紅外探測衛星觀測（CALIPSO）資料挑選典型個例，利用雲和地球的輻射能量系統（CERES）和CloudSat 2B-FLXHR-LIDAR觀測數據對模式模擬結果進行驗證，模擬了沙塵氣溶膠的直接輻射強迫和加熱率。研究發現，青藏高原北坡分布著大量沙塵氣溶膠，青藏高原和東部地區分布著大量人為氣溶膠（碳和硫酸鹽）；高原上空氣溶膠的輻射效應和大氣加熱率結果表明，沙塵氣溶膠具有較顯著的吸收作用，對大氣具有加熱作用；加熱率的大小取決於沙塵氣溶膠的濃度，其瞬時加熱率可達5.5 K/day。同時，利用已有的衛星資料和站點資料，研究了青藏高原地區雲、氣溶膠與高原地區氣候變化的關係；另外，也利用CMIP5和CRU等模擬和觀測的氣候資料，研究了模式對青藏高原地區的模擬性能。利用中國氣象局（CMA）觀測資料分析了相較於20世紀末以來全球氣候出現的增暖停滯青藏高原地區的異常氣候變化，通過結合國際耦合模式比較計畫第五階段（CMIP5）和CERES資料，探討了雲對青藏高原地區2000-2015年快速增溫的原因，結果表明雲在調節高原增溫方面發揮著重要作用。 總體而言，沙塵氣溶膠主要通過改變短波輻射來影響青藏高原地-氣系統的輻射能量收支和大氣熱力結構。研究也發現，中雲的反照率效應下降和高雲的長波溫室效應增加可能部分促進了高原持續變暖。同時，基於CMIP5模型的分析表明，減少的中雲比增加的高雲在調節高原加速變暖上作用更為顯著。本項研究取得的研究結果有助於提高對東亞地區沙塵氣溶膠、雲、降水和輻射收支的認識，為揭示東亞沙塵氣溶膠、雲在區域及全球氣候變化中的作用提供有力的科學依據。
