国家973“中国大气气溶胶及其气候效应的研究”项目获准

为落实《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》的部署,加强面向国家战略需求的基础研究,根据我国经济、社会和科技发展的需求和专家评审结果,科技部批准了2006年的65个国家重点基础研究项目立项。其中由中国气象科学研究院牵头组织的“中国大气气溶胶及其气候效应的研究”项目名列其中,中国气象科学研究院副院长、中国气象局大气成分中心主任张小曳研究员出任该项目首席科学家。     

散射辐射计算方法和气溶胶的气候效应

本文详细地介绍了大气散射辐射和辐射变温率的计算方法,并就气溶胶的概念、辐射特征以及气候效应进行了讨论。文中提出了求解辐射通量密度的迭代方法。本文是在各类数值模式中引入气溶胶气候效应的理论基础。     

中国气象数值预报技术创新研究

项目启动会于2006年11月13日在北京召开。许小峰副局长在会上指出，该项目集中了我国气溶胶各领域研究的精兵强将，有着深厚的研究基础和创新能力。项目首席科学家张小曳研究员做了项目总体情况报告，介绍了研究意义、总体目标、关键科学问题、主要研究内容、总体研究方案、项目主要学术骨干等诸多方面内容。中国气象科学研究院是该项目的主持单位。本项目要实现以下3方面的科学目标：（1）取得对中国大气气溶胶特性、分布和变化的准确与系统的科学认识；     

边界层气溶胶气候效应的研究

用三维气候模式模拟了边界层气溶胶的气候效应。结果表明，边界层气溶胶可使大气和地表的气候状态发生明显的变化。３００ｈＰ以下气柱中气温升高，地表和土壤温度降低。在气溶胶光学厚度较大的沙漠区上空，水平风场出现气旋性差值环流，垂直上升运动也发生较多变化。降水变化与３００ｈＰａ上垂直运动的变化有很好的正相关。同时讨论了气溶胶气候效应的物理机制。     

大气气溶胶的辐射与气候效应

大气气溶胶的辐射与气候效应是目前全球气候变化研究的一个热点,也是一个难点问题。本文从介绍一些基本概念和科学问题入手,比较全面地回顾了我国,特别是中国科学院大气物理研究所建所以来有关方面的研究工作,重点在于探讨一些有待解决的科学问题。     

气溶胶气候效应的一维模式分析

本文首先采用一线辐射对流模式，分析了乡村型、城市型气溶胶和平流层气溶胶含量增加对全球地表气温的直接影响以及硫酸盐粒子含量增加对全球地表气温的间接影响。然后利用考虑了海洋热惯性作用的ＥＢＭ／ＢＤ模式，模拟了近百年来由于大气中硫酸盐粒子含量变化、火山爆发和大气温室气体浓度增加共同引起的全球地表平均气温变化。结果表明：气溶胶的气候效应在地气系统辐射收支和全球气温变化研究中起着非常重要的作用。     

黑碳气溶胶气候效应的研究进展

 黑碳气溶胶能吸收从可见光到红外波段的太阳辐射,已经被部分研究认为是造成全球变暖的一个潜在因子。黑碳气溶胶既可以通过直接气候效应改变地-气系统的辐射平衡,又可以作为云凝结核或冰核改变云的微物理特性,间接影响区域或全球气候。对黑碳气溶胶的辐射强迫及其气候效应的研究现状进行总结和分析后,指出了目前黑碳气溶胶气候效应研究中存在的不确定性,并对未来的相关研究提出了一些建议。     

大气气溶胶成核监测

气溶胶成核作用是全球大气气溶胶粒子的主要来源,在气溶胶气候效应中扮演重要角色。大气气溶胶成核过程的关键步骤发生在2nm以下的尺寸范围,在如此小的范围直接对其做分级监测直到最近才能够进行。     

黑碳气溶胶的气候效应和拓展的研究领域

 黑碳气溶胶不仅是全球变暖的重要影响因子,也可能对气候系统的多个参数产生影响,如大气环流、云和降水等。随着研究的深入,与黑碳有关的研究领域已经拓展到黑碳气溶胶与碳循环和大气环流的相互作用、黑碳表面与活性气态物种间的相互作用等方面。在评述国内外有关研究新进展的基础上,展望了黑碳气溶胶未来的研究领域。     

气候模式分辨率对气溶胶气候效应模拟结果的影响

气候模式分辨率作为影响模式模拟结果的重要因素,其对气溶胶与云相互作用的影响尚未全面认识。利用公共大气模型CAM5.3在3种分辨率（2°、1°、0.5°）下,分别采用2000年和1850年气溶胶排放情景进行试验,检验提高分辨率是否能改进气候模式的模拟能力,分析不同分辨率下气溶胶气候效应的异同,探索模式分辨率对气溶胶气候效应数值模拟结果的影响。通过观测资料与模式结果对比发现,提高分辨率可以明显改进模式对总云量、云短波辐射强迫的模拟能力,0.5°分辨率下模拟结果与观测更接近,其他变量并无明显改善。在不同分辨率下,全球平均的气溶胶气候效应较为一致,总云量、云水路径均增加,云短波和长波辐射强迫均加强,而云顶的云滴有效半径和降水均减小,地面气温降低。不同分辨率下,气溶胶增加引起的气溶胶光学厚度、云水路径、地面温度、云短波和长波辐射强迫变化的纬向平均分布相似但大小存在差异;而降水和云量变化的纬向分布与大小均存在较大差异,在区域尺度上还存在较大的不确定性。全球平均而言, 0.5°分辨率下气溶胶的间接辐射强迫相比1°分辨率下的结果降低了2.5%,相比2°分辨率下的结果降低了6.4%。提高模式分辨率可以部分改进模式模拟能力,同时,气溶胶的间接效应随着模式分辨率的提高而减弱。但气溶胶引起的云量、降水的变化在不同分辨率下差异较大,存在较大的不确定性。      

亚洲地区气溶胶及其对中国区域气候影响的数值模拟

使用一个耦合入化学过程的区域气候模式 (RegCM3), 在NCAR/NCEP再分析资料驱动下, 通过多年时间尺度的连续积分, 进行了亚洲区域气溶胶硫酸盐、 黑碳和有机碳的时空分布及其直接气候效应的数值模拟。首先对模式的模拟能力进行了检验, 结果表明, 模式能够较好地模拟中国地区气温和降水的分布, 对该区域气溶胶的时空分布有一定的模拟能力。模式模拟得到的气溶胶浓度分布在冬季南北差异较大而夏季较小。气溶胶浓度与其形成的大气层顶和地面负短波辐射强迫有较好的对应关系。四川盆地是气溶胶浓度及其产生的辐射强迫的高值区。气溶胶对地面气温和降水都产生影响。其中所引起的冬季气温降低, 与气溶胶的分布和浓度有一定的对应关系, 但夏季引起的降温中心位于河套及黄河下游地区。气溶胶使得冬季和夏季中国东部大部分地区的降水减少。同时, 对气温和降水上述变化的原因进行了讨论。     

中国地区气溶胶的辐射强迫及其气候响应试验

根据国内测定的排放因子数据和国家、部委及各省市统计年鉴公布的排放源数据,得到的中国大陆的1°×1°网格精度的SO2的排放分布,计算了中国地区人为扰动气溶胶的辐射强迫。应用近期开发的二维能量平衡模式计算了由该种气溶胶所引起的中国地区地面温度变化。模式结果表明,最大辐射强迫和最大地面温度变化都集中在中国的沿海和四川地区。最大辐射强迫达3 W/m2。     

Regional Climate Effects of Internally and Externally Mixed Aerosols over China

A regional climate model is employed to simulate the aerosols(dust,sulfate,black carbon,and organic carbon) and their direct effect on the climate over China.The emphasis is on the direct radiative forcing due to the change in mixing state of aerosols.The results show that direct radiative forcing is significantly different between externally and internally mixed aerosols.At the top of the atmosphere(TOA),the radiative forcing of externally mixed aerosols is larger than that of internally mixed ones,especially in the Tarim desert region where the difference is about 0.7 W m 2.At the surface,however,the situation becomes opposite,especially in the Sichuan basin where the difference is about-1.4 W m 2.Nonetheless,either externally or internally mixed aerosols in China can result in a significant cooling effect,except for the warming in South China in winter and the slight warming in North China in February.The cooling effect induced by externally mixed aerosols is weaker than that induced by internally mixed aerosols,and this is more obvious in spring and winter than in summer and autumn.In spring and summer,the inhibiting effect of externally mixed aerosols on precipitation is less than that of internally mixed aerosols,whereas in autumn and winter the difference is not obvious.     

A Modeling Study of the Climate Effects of Sulfate and Carbonaceous Aerosols over China

In this paper, the RIEMS 2.0 model is used to simulate the distribution of sulfate, black carbon, and organic carbon aerosols over China (16.2°-44.1°N, 93.4°-132.4°E) in 1998. The climate effects of these three anthropogenic aerosols are also simulated. The results are summarized as follows: (1) The regional average column burdens of sulfate, BC, OC, and SOC were 5.9, 0.24, 2.4, and 0.49 mg m-2, with maxima of 33.9, 1.48, 7.3, and 1.1 mg m-2, respectively. The column burden and surface concentration of seco...     

东北冷涡及其气候影响

基于自动识别、追踪方法得到的近50年东北冷涡数据集, 本文研究了东北冷涡的年际变率及演变趋势, 并分析了其持续性活动对我国气候的影响及相关联的大尺度环流异常特征。结果表明, 东北冷涡具有很明显的年际变率, 且存在2.5年左右的主振荡周期, 但没有显著的长期变化趋势。东北局地在持续性冷涡控制下, 四季气温均明显偏低, 并在春季和夏季能造成局部降水偏多。在东北冷涡活跃的夏季, 长江流域往往降水显著偏多; 而在冬季东北冷涡频繁活动时, 我国大部分地区往往低温少雨, 这与强盛的东亚冬季风密切相关。研究结果表明, 冬季东北冷涡活动和东亚冬季风强度之间的相关系数达到99%的信度水平。在东北冷涡活跃的夏季, 东亚地区对流层维持着深厚的偶极型位势高度异常, 高空急流向南偏移并略加强, 低层西北太平洋反气旋异常和中纬度地区的东风异常有助于局地的水汽通量的辐合, 进而有利于降水的偏多。     

对IPCC第五次评估报告气溶胶-云对气候变化影响与响应结论的解读

<正>在气候变化的驱动因子中,气溶胶和云对气候变化的影响程度仍然是不确定性最大的部分。政府间气候变化专门委员会(IPCC)第一工作组(WG1)第五次评估报告(AR5)总结了有关云和气溶胶对气候变化影响的研究,从观测、理论以及模式角度评估了其对气候变化的影响与响应~([1]),得出以下主要结论。     

平流层火山气溶胶时空传播规律及其气候效应

根据平流层火山气溶胶传播规律研究,该文构建了反映火山喷发强度、平流层火山气溶胶相对浓度、火山气溶胶扩散速率和反映火山爆发地理位置并且按e指数规律衰减的火山活动指数(VEI)时空分布函数,进一步建立了北半球中高纬度、南北半球低纬度和南半球中高纬度3个1945-2008年逐月火山活动指数时间序列。根据3个逐月火山活动指数时间序列分别分析了北半球中高纬度、南北半球低纬度和南半球中高纬度火山活动对于相应纬度带地面气温的影响。研究表明:无论南北半球还是热带,火山活动强时地面气温下降,火山活动弱时地面气温上升,并且地面气温对于火山活动的响应明显滞后。     

2014年海洋和大气环流异常及对中国气候的影响

本文基于实时、历史观测资料和再分析资料,综合分析2014年海洋和大气环流异常特征,并讨论这些异常特征对中国气候的主要影响。分析表明：2013/2014年冬季,极涡偏向西半球,东亚冬季风和西伯利亚高压均偏弱,导致我国冬季气温总体偏高。受冬季风强度季节内变化影响,前冬暖、后冬冷。2014年赤道中东太平洋形成一次厄尔尼诺事件,4月以来热带印度洋全区一致海温模态正位相维持发展,受暖海温外强迫影响,夏、秋季西太平洋副热带高压强度偏强、位置偏南,主汛期我国东部降水呈“北少南多”型异常分布。2014年南海夏季风爆发异常偏晚,强度偏弱。东亚夏季风强度偏弱,有利于我国东部主汛期雨带偏南,江南梅雨区和长江中下游梅雨区梅雨量偏多,北方大部夏季降水偏少。     

兰州市大气气溶胶的特征及其对呼吸道疾病的影响

根据2000年6月至2001年5月兰州市大气气溶胶的监测资料,分析了兰州市大气气溶胶的浓度、尺度谱分布及其年、月、日变化规律,进而探讨了大气气溶胶对人体舒适度的影响,分析了大气气溶胶浓度与呼吸道疾病发病人数之间的关系。结果表明:PM10月均浓度与同期呼吸道疾病月发病人数的变化趋势基本一致,两者呈显著性正相关;当PM10日均浓度明显升高后1～2 d,呼吸道疾病发病人数也随之增多。     

Numerical Study of the Effect of Anthropogenic Aerosols on Spring Persistent Rain over Eastern China

The eff ect of anthropogenic aerosols on the spring persistent rain （SPR） over eastern China is investigated by using a high-resolution Community Atmosphere Model version 5.1 （CAM5.1）. The results show that the SPR starts later due to anthropogenic aerosols, with a shortened duration and reduced rainfall amount. A reduction in air temperature over the low latitudes in East Asia is linked to anthropogenic aerosols;so is a weakened southwesterly on the north side of the subtropical high. Meanwhile, air temperature increases signifi cantly over the high latitudes. This north-south asymmetrical thermal eff ect acts to reduce the meridional temperature gradient, weakening the upper-level westerly jet over East Asia and the vertical motion over southeastern China. As a result, the SPR is reduced and has a much shorter duration. The indirect eff ect of anthropogenic aerosols also plays an important role in changing the SPR. Cloud droplet number concentration increases due to anthropogenic aerosols acting as cloud condensation nuclei, leading to a reduction in cloud eff ective radius over eastern China and a reduced precipitation effi ciency there.