第二講氣溶膠的氣候效應(yīng)及不確定性氣溶膠的氣候效應(yīng)第二講氣溶膠的氣候效應(yīng)1Fig.AutomaticSunTrackingPhotometerCE-318andlaserradarCAMLTMCE370-21.Aerosolobservation1.1Ground-baseMeasurementFig.AutomaticSunTrackingPh2氣溶膠廓線云頂高度厚云細(xì)雨極化多角度CERES:TOA通量MODIS:云的re,tAMSR:LWPO2A-band化學(xué)成分dynamicsA－TrainsatellitesIcecloudandwatercloudCloudSatMLSAMSRCloudphysicalpropertyMODISCloudSatPARASOLprecipitationCloudSatAMSRAerosolopticalpropertyCALIPSOMODISPARASOLOMICloudopticalpropertyCALIPSO,MODIS,andPARASOLChemicalTES,MLS,OMIRadiancefluxCERES1.Aerosolobservation1.2AirborneMeasurement氣溶膠廓線厚云極化CERES:TOA通量O2A-ban31.AerosolobservationFig.CALIPSOLevel1profiledataon9June2006providedbyNASALangleyDaveWinker

1.AerosolobservationFig.CAL4氣溶膠輻射效應(yīng)ppt課件51.1Ground-baseMeasurement1.AerosolobservationFig.Distributionof180globalsunphotometers1.1Ground-baseMeasurement1.6IPCC1995年第一份評(píng)估報(bào)告全球變暖已經(jīng)開(kāi)始，可能是由于人類(lèi)溫室氣體的排放IPCC1998年第二份評(píng)估報(bào)告證據(jù)的對(duì)比顯示人類(lèi)的行為對(duì)全球氣候有可以辨別出的影響。IPCC2001年第三份評(píng)估報(bào)告最近50年觀測(cè)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(píng)估報(bào)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(cè)中得到的證據(jù)支持了這一觀點(diǎn)。觀測(cè)到的20世紀(jì)中葉以來(lái)大部分的全球平均溫度的升高，很可能是由于觀測(cè)到人為溫室氣體濃度增加所導(dǎo)致的。在過(guò)去十年中，氣候科學(xué)領(lǐng)域的研究揭示了很多地球氣候系統(tǒng)的變化和人類(lèi)活動(dòng)之間的因果關(guān)系IPCC1995年第一份評(píng)估報(bào)告在過(guò)去十年中，氣候科學(xué)領(lǐng)域7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全球變暖間冰期8氣溶膠輻射效應(yīng)ppt課件9氣溶膠類(lèi)型黑炭沙塵城市氣溶膠（硫酸鹽）氣溶膠類(lèi)型黑炭10第四次IPCC報(bào)告指出,目前模式估算全球平均的輻射強(qiáng)迫：硫酸鹽:0.4士0.2wm-2;硝酸鹽:-0.1士0.lwm-2;化石燃料:-0.05士0.05wm-2;化石燃料的黑碳:+0.2士0.15Wm-2;生物質(zhì)燃燒:+0.03士0.12wm-2,礦物粉塵:-0.1士0.2wm-2;第四次IPCC報(bào)告指出,目前模式估算全球平均的輻射強(qiáng)迫：11氣溶膠輻射效應(yīng)ppt課件12氣溶膠直接輻射強(qiáng)迫氣溶膠粒子會(huì)通過(guò)散射和吸收太陽(yáng)輻射來(lái)直接的影響地球輻射平衡存在的問(wèn)題：量化這個(gè)影響值的過(guò)程卻進(jìn)展緩慢,并且至今并未很好的得到解決.區(qū)域氣溶膠直接輻射強(qiáng)迫主要是由其粒子的光學(xué)特性、區(qū)域地表反照率以及沙塵垂直分布所決定的,當(dāng)氣溶膠類(lèi)型為吸濕性粒子,還和當(dāng)?shù)厮坑嘘P(guān)。氣溶膠直接輻射強(qiáng)迫氣溶膠粒子會(huì)通過(guò)散射和吸收太陽(yáng)輻射來(lái)直接的13氣溶膠的輻射特性直接效應(yīng)：從北非東傳的沙塵氣溶膠導(dǎo)致印度次大陸吸收大量太陽(yáng)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(duì)半干旱區(qū)地表能量平衡和對(duì)我國(guó)極端高溫產(chǎn)生潛在影響。間接效應(yīng)：半直接效應(yīng)：改變?cè)频暮暧^和微觀特性對(duì)地-氣產(chǎn)生輻射影響氣溶膠的輻射特性直接效應(yīng)：從北非東傳的沙塵氣溶膠導(dǎo)致印度次大14間接效應(yīng)第一類(lèi)間接效應(yīng)：由于氣溶膠粒子增加,在水汽含量一定時(shí),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(jié)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(jié)核CNN)的濃度、大小以及吸濕性都會(huì)對(duì)云滴的濃度和大小有直接影響。這些影響進(jìn)一步改變?cè)频亩滩ㄝ椛湫?yīng)。特別應(yīng)指出,當(dāng)增大凝結(jié)核的濃度時(shí),云滴的濃度會(huì)隨之增大,從而增大了云的短波反照率。所以第一類(lèi)間接又可以被稱為“云反照率”作用。間接效應(yīng)第一類(lèi)間接效應(yīng)：由于氣溶膠粒子增加,在水汽含量一定時(shí)15間接效應(yīng)第二類(lèi)間接效應(yīng)：指由于云滴粒子減小伴隨的云滴濃度增大,而可能會(huì)減少降水概率,從而改變?cè)频暮穸燃吧芷凇＿@種延長(zhǎng)云的生命周期以及增大云覆蓋率的作用不僅會(huì)增強(qiáng)云的短波冷卻輻射作用,也會(huì)增強(qiáng)長(zhǎng)波增暖輻射作用。但第二類(lèi)作用主要還是影響低云,所以低云的冷卻效應(yīng)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(huì)進(jìn)一步改變大氣中水汽含量和熱量的垂直分布,這將會(huì)改變地球的水份循環(huán)。間接效應(yīng)第二類(lèi)間接效應(yīng)：指由于云滴粒子減小伴隨的云滴濃度增大16氣溶膠粒子的光學(xué)特性三個(gè)變量:氣溶膠光學(xué)厚度,單次散射反照率,散射相函數(shù)。氣溶膠光學(xué)厚度：?jiǎn)挝幻娣e的大氣柱內(nèi)的氣溶膠消光截面的總和,用來(lái)表示由于氣溶膠粒子對(duì)太陽(yáng)光的吸收和散射而造成的消光。通常沙塵的光學(xué)厚度范圍為O一1.0(SO0nm),但發(fā)生強(qiáng)沙塵暴時(shí)在500nm波段的光學(xué)厚度也會(huì)超過(guò)3。氣溶膠粒子的光學(xué)特性三個(gè)變量:氣溶膠光學(xué)厚度,單次散射反照率17氣溶膠粒子的光學(xué)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(gè)重要參數(shù)。在試驗(yàn)中選取的氣溶膠50Onm的SSA基準(zhǔn)值為0.79。單次散射反照率,是區(qū)域直接輻射強(qiáng)迫值的主要決定因子。但一些研究發(fā)現(xiàn)對(duì)于吸收性氣溶膠,當(dāng)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(qiáng)迫而在低反照率地區(qū)則為負(fù)的輻射強(qiáng)迫.氣溶膠粒子的光學(xué)特性單次散射反照率:氣溶膠粒子散射系數(shù)與消光18散射相函數(shù)：散射輻射隨角度的分布。理論上,如果給定了球形氣溶膠粒子的分布,則可以利用Mie理論計(jì)算得到氣溶膠粒子的散射相函數(shù)。在實(shí)際計(jì)算中,在大多數(shù)輻射傳輸模式中都用近似的Henyey一Greenstein(HG)的散射相函數(shù)。HG散射相函數(shù)較之精確的散射相函數(shù)較為簡(jiǎn)單,是因?yàn)镠G函數(shù)中只用一個(gè)參數(shù)來(lái)定義各個(gè)方向的散射能量分布,即一不對(duì)稱因子g(Asymmetryfactor)。散射相函數(shù)：散射輻射隨角度的分布。1920大氣成分（溫室氣體和氣溶膠等）和氣溶膠變化對(duì)東亞夏季風(fēng)的影響？ATM（IPCCatmosphericradiativeforcings）大氣輻射強(qiáng)迫試驗(yàn)，采用逐年變化IPCC大氣輻射強(qiáng)迫場(chǎng)，SST為氣候平均場(chǎng)；DAER（directaerosolforcing）為逐年變化氣溶膠（包括硫酸鹽、黑碳和有機(jī)碳）強(qiáng)迫，其他大氣輻射強(qiáng)迫場(chǎng)取1990年值，SST取氣候平均場(chǎng)，這里只考慮氣溶膠直接效應(yīng)。Li,H.,A.Dai,TianjunZhou,J.Lu,2010:ResponsesofEastAsiansummermonsoontohistoricalSSTandatmosphericforcingduring1950-2000,ClimateDynamics,

34,501–51420大氣成分（溫室氣體和氣溶膠等）和氣溶膠變化對(duì)東亞夏季風(fēng)的20溫室氣體和硫酸鹽含量是基于觀測(cè)資料得到的，對(duì)流層和平流層臭氧為觀測(cè)資料和模式模擬的綜合結(jié)果(Kiehletal.1999)，火山氣溶膠為Ammannetal.(2003)重建資料，太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù)是基于五個(gè)太陽(yáng)活動(dòng)指數(shù)計(jì)算得到的(Daietal.2001;Meehletal.2003;Col