氣溶膠輻射效應課件

第二講氣溶膠的氣候效應及不確定性氣溶膠的氣候效應Fig.AutomaticSunTrackingPhotometerCE-318andlaserradarCAMLTMCE370-21.Aerosolobservation1.1Ground-baseMeasurement氣溶膠廓線云頂高度厚云細雨極化多角度CERES:TOA通量MODIS:云的re,tAMSR:LWPO2A-band化學成分dynamicsA－TrainsatellitesIcecloudandwatercloudCloudSatMLSAMSRCloudphysicalpropertyMODISCloudSatPARASOLprecipitationCloudSatAMSRAerosolopticalpropertyCALIPSOMODISPARASOLOMICloudopticalpropertyCALIPSO,MODIS,andPARASOLChemicalTES,MLS,OMIRadiancefluxCERES1.Aerosolobservation1.2AirborneMeasurement1.1Ground-baseMeasurement1.AerosolobservationFig.Distributionof180globalsunphotometersIPCC1995年第一份評估報告全球變暖已經(jīng)開始，可能是由于人類溫室氣體的排放IPCC1998年第二份評估報告證據(jù)的對比顯示人類的行為對全球氣候有可以辨別出的影響。IPCC2001年第三份評估報告最近50年觀測到的大部分變暖可能是由于溫室氣體濃度的增加。

IPCC2007第四次評估報告：氣候系統(tǒng)的變暖是毫不含糊的，目前從全球平均氣溫和海溫升高、大范圍雪和冰融化、以及海平面上升的觀測中得到的證據(jù)支持了這一觀點。觀測到的20世紀中葉以來大部分的全球平均溫度的升高，很可能是由于觀測到人為溫室氣體濃度增加所導致的。在過去十年中，氣候科學領域的研究揭示了很多地球氣候系統(tǒng)的變化和人類活動之間的因果關系全球變暖間冰期工業(yè)革命土地私有化耕地面積增加CO2升高氣候變暖水循環(huán)加快云和水汽增多冰川融化海平面升高氣溶膠類型黑炭沙塵城市氣溶膠（硫酸鹽）氣溶膠的輻射特性直接效應：從北非東傳的沙塵氣溶膠導致印度次大陸吸收大量太陽輻射，促使附近的空氣變暖和海陸熱力差異加大沙塵氣溶膠對半干旱區(qū)地表能量平衡和對我國極端高溫產(chǎn)生潛在影響。間接效應：半直接效應：改變云的宏觀和微觀特性對地-氣產(chǎn)生輻射影響間接效應第一類間接效應：由于氣溶膠粒子增加,在水汽含量一定時,使云滴增加而云滴粒子減小的作用；在低層大氣中,水汽凝結在懸浮在空氣中的氣溶膠粒子上,就形成了云滴。所以,氣溶膠粒子(云凝結核CNN)的濃度、大小以及吸濕性都會對云滴的濃度和大小有直接影響。這些影響進一步改變云的短波輻射效應。特別應指出,當增大凝結核的濃度時,云滴的濃度會隨之增大,從而增大了云的短波反照率。所以第一類間接又可以被稱為“云反照率”作用。間接效應第二類間接效應：指由于云滴粒子減小伴隨的云滴濃度增大,而可能會減少降水概率,從而改變云的厚度及生命周期。這種延長云的生命周期以及增大云覆蓋率的作用不僅會增強云的短波冷卻輻射作用,也會增強長波增暖輻射作用。但第二類作用主要還是影響低云,所以低云的冷卻效應成為主要作用,使得最終的凈輻射作用為一種冷卻作用。另外,降水概率的減少可能會進一步改變大氣中水汽含量和熱量的垂直分布,這將會改變地球的水份循環(huán)。氣溶膠粒子的光學特性三個變量:氣溶膠光學厚度,單次散射反照率,散射相函數(shù)。氣溶膠光學厚度：單位面積的大氣柱內的氣溶膠消光截面的總和,用來表示由于氣溶膠粒子對太陽光的吸收和散射而造成的消光。通常沙塵的光學厚度范圍為O一1.0(SO0nm),但發(fā)生強沙塵暴時在500nm波段的光學厚度也會超過3。氣溶膠粒子的光學特性單次散射反照率:氣溶膠粒子散射系數(shù)與消光系數(shù)的比值;這是決定氣溶膠粒子吸收、散射的一個重要參數(shù)。在試驗中選取的氣溶膠50Onm的SSA基準值為0.79。單次散射反照率,是區(qū)域直接輻射強迫值的主要決定因子。但一些研究發(fā)現(xiàn)對于吸收性氣溶膠,當在氣溶膠粒子單次散射反照率一定的情況下,在地表反照率較大的地區(qū)為正的輻射強迫而在低反照率地區(qū)則為負的輻射強迫.20大氣成分（溫室氣體和氣溶膠等）和氣溶膠變化對東亞夏季風的影響？ATM（IPCCatmosphericradiative

forcings）大氣輻射強迫試驗，采用逐年變化IPCC大氣輻射強迫場，SST為氣候平均場；DAER（directaerosolforcing）為逐年變化氣溶膠（包括硫酸鹽、黑碳和有機碳）強迫，其他大氣輻射強迫場取1990年值，SST取氣候平均場，這里只考慮氣溶膠直接效應。Li,H.,A.Dai,TianjunZhou,J.Lu,2010:ResponsesofEastAsiansummermonsoontohistoricalSSTandatmosphericforcingduring1950-2000,ClimateDynamics,

34,501–514溫室氣體和硫酸鹽含量是基于觀測資料得到的，對流層和平流層臭氧為觀測資料和模式模擬的綜合結果(Kiehletal.1999)，火山氣溶膠