气溶胶吸收及气候效应研究的新进展

最新研究结果表明仅关注气溶胶大气顶辐射强迫是不够的,特别是对于在短波辐射区域存在较强吸收的气溶胶类型,如烟尘、沙尘气溶胶。INDOEX实验表明来自印度次大陆的吸收性气溶胶产生的地表辐射强迫在量值上是大气顶辐射强迫的3倍左右,二者的差额以大气辐射加热的形式出现。气溶胶吸收通过加热气溶胶层所在大气,减少地表太阳辐射,影响地面蒸发,改变大气稳定度,从而影响水分循环。另外气溶胶的吸收对云产生“燃烧效应”,从而可能导致云量下降。鉴于气溶胶吸收的重要性,气溶胶吸收问题是当前气溶胶气候效应研究的一个热点问题。尽管关于气溶胶的吸收问题以及与之有关的气候效应还存在很大不确定性,根据观测事实或模拟结果得出的结论差别明显,但勿庸置疑的是气溶胶吸收是一个急需深入探讨的课题。由于我国北方地区春季沙尘活动十分频繁,而东部地区由于能源结构以及能源利用效率等问题致使气溶胶中吸收性成分（碳黑）含量偏高,一些资料分析以及模式研究结果均表明我国发生了一些有别于全球或其他地区的独特气候变化现象,初步分析表明气溶胶吸收在其中可能发挥了一定作用,因此加强我国气溶胶吸收特性的观测和理论研究,结合全球或区域气候模式,深入认识我国气溶胶辐射强迫、气候效应具有重要的科学意义,另外对于评估我国近年来采取的一些卓有成效的污染控制措施的环境和气候效应也是必不可少的。     

大气气溶胶辐射强迫及气候效应的研究现状

由于工业活动的影响,对流层气溶胶含量明显增加。他们通过直接吸收和反射太阳辐射以及改变其它辐射强迫因子（云、臭氧）的大小间接影响地气系统的能量收支。近年来研究表明：人类活动产生的气溶胶具有与CO₂温室气体大小相当、符号相反的辐射强迫效应。他们在全球或区域范围内削弱温室气体的变暖趋势,对气候变化造成很大的影响。文章就人为气溶胶辐射强迫及气候效应近年来的研究状况做了介绍。     

探讨气候变化的新热点:大气气溶胶的气候效应

气溶胶的气候效应是近年来研究的热点问题。针对这一问题已开展过许多观测研究和模式研究。但是由于气溶胶问题的复杂性以及对气溶胶的观测历史短,至今尚缺少全球范围的气溶胶系统观测资料,所以目前气溶胶的辐射强迫仍是个很不确定的量。这直接影响对全球气候变化的预测。目前国内外正在加强这方面的研究工作,并且有了一些初步的结果。概述了近期国内外对气溶胶的气候效应的研究状况及结果,介绍了今后国际上将要在这一领域开展的研究工作。     

IGAC计划大气气溶胶研究进展

ＩＧＡＣ计划大气气溶胶研究进展气溶胶是大气中相对短寿命的、由不同成分组成的、质量和数量浓度都有很大空间变异性的微组分。但是，它们对人类健康、大气质量（能见度、酸沉降）都有很大影响，而且在许多天气和气候过程中起着重要作用。但是有关气溶胶对全球气候的重要...     

大气气溶胶地球化学研究进展

大气气溶胶地球化学研究进展刘广深，洪业汤（中国科学院地球化学研究所，贵阳５５０００２）关键词大气，气溶胶，生物地球化学循环天然和人为的颗粒物发生过程使低层大气尤其是对流层，成为大气气溶胶的圈层。大气气溶胶在地球表面无时无处不在，对人类生活和自然过程有...     

大气气溶胶密度观测研究进展

大气气溶胶的气候效应、环境效应、健康效应均与其物理化学性质密切相关,其中,密度是大气气溶胶重要的物理性质之一。密度影响着粒子的输送过程和在人体肺部的沉积过程。密度可以分别将电迁移率粒径和空气动力学粒径,数浓度和质量浓度联系起来。密度的变化可为气溶胶的形成和老化过程提供信息,细粒子分粒径的密度还可为大气过程和化学组分的演化提供参考依据。因此,研究大气气溶胶密度对了解气溶胶化学组分,评估气溶胶形成过程以及探究气溶胶在人体内的沉积效率具有重要的意义。由于国内在该领域研究总体较少,对大气气溶胶密度的定义、研究方法、国内外研究进展以及影响因素和变化特征等进行较为系统的总结,对未来开展大气气溶胶密度的观测和研究十分必要。     

乌鲁木齐河源区水体和大气气溶胶化学成分研究

对天山乌鲁木齐河源区采集的大气气溶胶、大气降水、积雪和径流样品中的主要离子(Cl-, NO+-3, SO+2-4, Ca2+, Mg2+, Na+, K+, NH++4, 其中降水中未测定NH++4)的测定结果进行分析和讨论. 结果表明, 所测阳离子当量浓度总和为所测阴离子当量浓度总和的2～8倍,认为缺失阴离子主要为HCO+-3,因此, HCO+-3, Ca2+是各种水体及气溶胶的主导阴、阳离子. 在采样时段各种水体中的离子浓度顺序为乌鲁木齐河源1号冰川径流>总控径流>空冰斗径流>降水>积雪, 积雪和降水样品的pH值接近中性,径流样品明显偏碱性. 通过比较不同水体中的离子浓度,了解到干、湿沉积、积雪淋溶对不同水体中离子浓度的改变及影响.     

等离子体发射光谱法同时测定大气气溶胶中多种金属元素

建立了采用等离子体发射光谱测定大气气溶胶中金属元素的方法。气溶胶样品经密封混合酸消解处理后,直接进行Ａｌ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｋ、Ｎａ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｓｒ、Ｖ和Ｚｎ１０种元素的测定,方法检出限在０２～１１μｇ／Ｌ,对于０ｘ～ｘｘｍｇ／Ｌ的样品测定６次的精密度好,ＲＳＤ＜１２％,样品加标回收率为９８６％～１０５０％。方法经国家一级标样验证可行,已用于大批大气气溶胶样品的测定。     

鼎湖山自然保护区大气气溶胶中的PAHs

多环芳烃（PAHs)是环境中分布广泛、危害人类健康的有机化合物，通过对鼎湖山自然保护区自然地理和大气气溶胶中苯并（a)芘分析认为，春季样品中大气气溶胶中PAHs主要来源于高等植物排放，夏季来源于珠江三角洲经济区化石燃烧排放。     

2006年春季我国东部海域气溶胶光学厚度与沙尘天气

结合船基的太阳光度计观测资料和空基卫星遥感的MODIS气溶胶光学厚度资料,研究了我国东部海域气溶胶光学厚度与沙尘天气的关系。通过对不同天气条件下500 nm气溶胶光学厚度的分析,得出晴天(背景天气)、有云和浮尘以及只有浮尘时的平均值分别约为0.2、0.6和1.3以上;将MODIS的气溶胶光学厚度与船基观测资料进行对比之后发现,两者随时间的变化趋势非常一致,但前者在数值上明显偏高;利用订正后的MODIS资料,分析了2006年春季我国东部海域气溶胶光学厚度的时空分布特征,并与我国北方发生的沙尘天气进行了对比,发现两者之间关系密切。     

气溶胶与云相互作用的研究进展

外的相关研究做了全面回顾。飞机观测、卫星观测、以及观测和模式模拟相结合3种研究方法被主要应用于该项研究。大量观测和模拟都证明了气溶胶对辐射、云滴以及降水的影响;云凝结核作为气溶胶和云相互作用过程中的重要环节,近些年在观测技术上有了较大进展,对相关理论的研究也随着观测水平的进步有了较大发展。我国在该领域的研究也从单一的观测资料分析逐渐转向模式模拟、多种方法综合分析。最后结合国内外研究进展,对该领域未来的发展进行了展望。     

数据同化在气候模拟中的应用——对中国西部区域气候研究的展望

现代数值模拟技术是一种把数值模型与观测资料结合起来对地球系统状态进行理想化评估的方法。除了在数值天气预报和气候分析中发挥重要作用外，数据同化技术也被应用于气候研究的许多方面，如模式初始化、确认及最优化。主要通过几个与中国西部区域气候研究紧密相关的议题，讨论了数据同化在气候模拟中的应用。并且阐述了其将面对的挑战、潜在方法学、最新研究成果和未来发展。     

欧亚大陆春季植被对同年中国西北夏季大气环流和气候的影响研究

利用1982—2006年欧亚大陆月归一化植被指数（NDVI）,NCAR/NCEP月高度场和风场以及中国西北地区248个气象台站的逐日降水、温度资料,通过SVD及合成分析等方法,分析了欧亚大陆春季植被同同年中国西北夏季大气环流乃至干湿特征的关系.结果表明：欧亚大陆春季植被覆盖状况对预测我国西北地区同年夏季的干湿特征具有较...     

西天山山区气候变化与灌区绿洲气候效应

对近40a西天山山区气候变化的特点及其变化趋势进行了分析,并以阿克苏源流区、阿克苏灌区以及叶尔羌河灌区的14个气象站的观测资料(1961—2000年)为基础,重点研究了灌区的气候变化及绿洲气候效应.20世纪90年代以来,各区域的气温增高,降水增多,其中在源流地区降水增加幅度最大,而沙尘暴、浮尘和大风日数都有明显的下降.最后,讨论了气候变化与绿洲发展的关系.     

Progress of the Climate Extension of Weather Research and Forecast(CWRF)Model Application in China

With the development of regional climate simulation, CWRF, the new generation regional climate model, is increasingly used in climate research because of its advanced capability and high skill. The CWRF application in China was introduced from three aspects: its modifications of WRF physics parameterizations, the construction of modeling domain and lateral boundary conditions, the case simulation study and comparison with RegCM, illustrating the accuracy and advantage of CWRF in regional climate simulations. Furthermore, two major CWRF developmental prospects in China were explored: one was to incorporate more accurate physical parameterization schemes and optimized multi-physics ensemble approach; the other was to nest CWRF in GCMs for short-term climate operational forecast and long-term climate change prediction and impact assessment. The status of CWRF applications in China was summarized and the outlook of its further development was pointed out, which provided a meaningful reference for more general research and application.     

区域气候模式对温室效应引起的中国西北地区气候变化的数值模拟

使用RegCM2区域气候模式,进行了CO₂加倍对中国区域气候影响的数值试验,对西北地区进行了重点分析.结果表明,在CO₂加倍的情况下,西北地区的气温将明显升高,年平均升高值为2.7℃,高于全国平均变化.同时降水也将明显增加,平均增加率达到25%,远高于全国平均,增加率的数值大小依次为冬季、春季、秋季和夏季.     

区域重力工作在煤田勘查中应用效果

据三塘湖勘查区区域重力勘查工作,推断断裂体系、局部构造和预测煤田,取得找煤突出效果,反映重力勘查具快速高效和有效性特点,对同类或相似地区煤田勘探工作具借鉴作用。     

Evaluation and comparison of CMIP6 models and MERRA-2 reanalysis AOD against Satellite observations from 2000 to 2014 over China

Rapid industrialization and urbanization along with a growing population are contributing significantly to air pollution in China. Evaluation of long-term aerosol optical depth (AOD) data from models and reanalysis, can greatly promote understanding of spatiotemporal variations in air pollution in China. To do this, AOD (550 nm) values from 2000 to 2014 were obtained from the Coupled Model Inter-comparison Project (CIMP6), the second version of Modern-Era Retrospective analysis for Research, and Applications (MERRA-2), and the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS; flying on the Terra satellite) combined Dark Target and Deep Blue (DTB) aerosol product. We used the Terra-MODIS DTB AOD (hereafter MODIS DTB AOD) as a standard to evaluate CMIP6 Ensemble AOD (hereafter CMIP6 AOD) and MERRA-2 reanalysis AOD (hereafter MERRA-2 AOD). Results show better correlations and smaller errors between MERRA-2 and MODIS DTB AOD, than between CMIP6 and MODIS DTB AOD, in most regions of China, at both annual and seasonal scales. However, significant under- and over-estimations in the MERRA-2 and CMIP6 AOD were also observed relative to MODIS DTB AOD. The long-term (2000–2014) MODIS DTB AOD distributions show the highest AOD over the North China Plain (0.71) followed by Central China (0.69), Yangtse River Delta (0.67), Sichuan Basin (0.64), and Pearl River Delta (0.54) regions. The lowest AOD values were recorded over the Tibetan Plateau (0.13 ± 0.01) followed by Qinghai (0.19 ± 0.03) and the Gobi Desert (0.21 ± 0.03). Large amounts of sand and dust particles emitted from natural sources (the Taklamakan and Gobi Deserts) may result in higher AOD in spring compared to summer, autumn, and winter. Trends were also calculated for 2000–2005, for 2006–2010 (when China introduced strict air pollution control policies during the 11th Five Year Plan or FYP), and for 2011–2014 (during the 12th FYP). An increasing trend in MODIS DTB AOD was observed throughout the country during 2000–2014. The uncontrolled industrialization, urbanization, and rapid economic development that mostly occurred from 2000 to 2005 probably contributed to the overall increase in AOD. Finally, China's air pollution control policies helped to reduce AOD in most regions of the country; this was more evident during the 12th FYP period (2011–2014) than during the 11th FYP period (2006–2010). Therefore this study strongly advises the authority to retain or extend these policies in the future for improving air quality.