海洋反馈在中国黑碳气溶胶影响亚洲夏季风中的作用研究
撰写时间:2019/09/06文章来源:9159金沙注册官方网站(内地与港澳环境合作研究中心)

  孙家仁博士负责的国家自然科学基金面上项目“海洋反馈在中国黑碳气溶胶影响亚洲夏季风中的作用研究”顺利结题,并取得重要发现。

  已有关于黑碳气溶胶(BC)对亚洲季风影响的诸多研究存在不确定性,其中是否考虑海洋对辐射的反馈作用成为研究的分歧点,不同考量甚至得出相反的结论;此外,已有研究发现,BC的辐射强迫能以“类ENSO”效应调整大气环流,这在有海洋反馈时又会呈现什么新表征?中国是BC气溶胶高排放和高浓度区,对亚洲季风的调节作用显著。本项目就这些问题开展了研究,得了一些重要发现:

  (1)中国地区黑碳气溶胶对亚洲夏季风影响的观测研究

  利用NASA MERRA-2的BC月均浓度再分析资料,NOAA地基观测的1980-2010年逐月的全球平均的CO2浓度变化趋势资料以及NOAA CPC(ClimatePredictionCenter)的月平均Nino3.4和CMAP月均降水资料、ERA-Interim气候资料,从诸多影响因子中剔除大气自然变率及温室气体等人为因素干扰,揭示了气溶胶辐射强迫引起的亚洲夏季风系统变异。结果发现,中国BC引发的东亚夏季风变异存在空间不均匀性,其中南海季风以减弱为主,而东亚副热带季风则以增强为主;中国BC整体上使南亚夏季风呈减弱趋势。

  (2)海洋反馈作用下中国BC气溶胶对亚洲夏季风的影响

  利用海气耦合模式CESM 1.2的相关数值试验,研究了海洋反馈作用下中国BC气溶胶对东亚、南亚夏季风的影响。模拟结果显示,海洋反馈作用下中国BC辐射强迫作用有利于东亚热带季风减弱、副热带季风增强,中国BC辐射强迫作用引起南亚季风强度显著减弱。这与上述观测结果保存一致。

  (3)海洋反馈在中国BC气溶胶影响亚洲夏季风中的调节机制

  通过对比有无海洋反馈情形下的试验结果,研究了海洋反馈在中国BC影响亚洲夏季风中的作用机制。发现海洋反馈作用的存在减弱了热带地区的间接辐射强迫,同时加强了中高纬的间接强迫,由此导致辐射强迫呈现南负北正的跷跷板格局,有利于热带的东亚和南亚季风减弱,以及东亚副热带季风增强。

  (4)中国BC气溶胶对ENSO的可能影响

  利用全耦合模式数值试验,探讨了海洋反馈作用背景下中国BC气溶胶对ENSO相关的赤道太平洋和印度洋SST变异,大气环流及降水等异常的影响。海洋反馈条件下中国BC使得冬季和夏季的赤道东太平洋表面海温(SST)显著降低,所以海洋反馈作用有利于拉尼娜效应的生成。

  

  相关成果发表在JGR-A, ACP, STE及气象学报等杂志上:

  Sun, J., Li, H., Zhang, W., Li, T., Zhao, W., Zuo, Z., et al. (2018). Modulation of the ENSO on winter aerosol pollution in the eastern region of China. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 123, 11,952–11,969. https://doi.org/10.1029/2018JD028534.

  Liao, Z., Sun, J.*, Yao, J., Liu, L., Li, H., Liu, J., Xie, J., Wu, D., and Fan, S.* (2018). Self-organized classification of boundary layer meteorology and associated characteristics of air quality in Beijing, Atmospheric Chemistry and Physics, 18,6771-6783.

  Liao, Z., Gao, M., Sun, J., and Fan, S. * (2017), The impact of synoptic circulation on air quality and pollution-related human health in the Yangtze River Delta region, Science of The Total Environment, 607-608, 838-846, doi:https://doi.org /10.1016/j.scitotenv.2017.07.031.

  李海燕, 孙家仁*, 胡东明, 谌志刚, 曾琳, 叶希莹, 两类厄尔尼诺事件对中国东部冬季气溶胶的影响,气象学报, 2018, 76(5), 699-713.

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