大氣氣溶膠的輻射與氣候效應研究

王浩然

摘 要：該文從實際出發(fā)，對“中國大氣溶膠及其氣候效應的研究”的目的、科學問題等進行了介紹。這一個項目預期在我國的大氣溶膠理化與光學特點的分布、大氣灰霾預報方法、氣候效應等方面展開系統(tǒng)的研究，從而降低氣候效應的不確定性，提高對氣候預估的可靠程度。對大氣氣溶膠以及氣候效應建立研究，不僅能在全球氣候的問題上貢獻力量，同時也能為我國的環(huán)境外交、霧霾控制等提供支持。

關鍵詞：氣溶膠 輻射氣候效應 大氣灰霾

中圖分類號：P468.1 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）12（b）-0163-02

1 大氣氣溶膠與氣候效應的研究現(xiàn)狀

我們所說的大氣溶膠，就是對懸浮在大氣當中的顆粒物的總稱。在大氣溶膠中包含著許多的溶膠粒子這些溶膠例子包括沙塵氣溶膠、海鹽氣溶膠等。如今，相關的研究人員通過實際的研究發(fā)現(xiàn)，氣溶膠會在一定的程度上影響到全球的氣候變化，甚至還能夠主導大氣灰霾污染。

在第三次IPCC評估報告當中我們看到，氣溶膠在眾多影響氣候的因子當中是最不確定的，因此，也是最需要我們?nèi)ミM行研究以及社深入認識的。IPCC第三次評估報告認為，工業(yè)革命之后，太陽常數(shù)變化的貢獻估計為溫室氣體增加引起的全球年均輻射強迫為2.4 W/m2，誤差在10%左右，但對各種氣溶膠產(chǎn)生的輻射強迫估計卻并不確定。

此外，大氣溶膠能夠?qū)υ频奈锢硪约肮鈱W特性進性改變，并且使得氣候受到影響，河中影響也被成為氣溶膠的間接氣候效應。

目前，國內(nèi)外已經(jīng)對大氣氣溶膠的特性進行了一些列的實驗進行研究，并掌握了其中的一些特性。WMO全球大氣觀測網(wǎng)絡等觀測網(wǎng)絡，提供了全球觀測結(jié)果，為大氣氣溶膠的特性分析提供了十分重要的信息。

目前，國際上正通過發(fā)展衛(wèi)星遙感的方式來對大氣溶膠光學特性進行觀測。中高分辨的光譜儀、多角度成像光譜儀的出現(xiàn)就是建立在此基礎上，其主要的應用方向就是對氣溶膠的光學特性進行研究。

如今，氣溶膠直接輻射強迫評估已經(jīng)有了很多新的進展，例如野外觀測實驗通過地面的觀測能夠直接獲得氣溶膠的輻射強迫。其他的資料分析如基本地面輻射網(wǎng)絡等，也開展了有關氣溶膠光學性質(zhì)的連續(xù)觀測?？臻g分布的不均勻則是因為氣溶膠存在周期較短，此外，這還與氣溶膠產(chǎn)生機制以及沉降過程有著很大的關聯(lián)。除此之外，氣溶膠的結(jié)構(gòu)會受到混合狀態(tài)的影響，這同時也會影響到氣溶膠的幾何形態(tài)，對其光學性質(zhì)作用重大，特別會影響到氣溶膠例子的輻射吸收特性。而溫度的變化也會對其光學性質(zhì)的精度有部分影響，如今，這些作用都還沒有得到很好的處理。

所謂的氣溶膠的間接效應，就是指氣溶膠引起的任何的光學特性，以及氣溶膠引起的降水的形成變化。一般來講，我們的對氣溶膠的間接效應類型會利用云滴尺度來進行確定。而要全面理解氣溶膠對氣候變化的效應，就需要對氣溶膠當中的很多因素進行全面的了解，并確定氣溶膠與云滴的濃度之間究竟存在著怎樣的聯(lián)系。

當前，國內(nèi)外很多的研究結(jié)果都證明，氣溶膠之所以會對氣候的變化產(chǎn)生影響，其主要的原因就是氣溶膠的耦合氣候系統(tǒng)模式。在傳統(tǒng)的研究過程當中，國際上對數(shù)十個氣候模式進行了相關的研究，但是其結(jié)果依舊有著十分強烈的不確定性，這其中最主要的原因就是在實際的計算分析過程當中，沒有加入氣溶膠模塊的耦合，這也說明，人們對于氣溶膠的特性并沒有足夠的認識。

在全球不同區(qū)域當中，輻射強迫的綜合評估仍然沒有定性，這就導致氣溶膠對地面的影響有很強的不確定性。而在我國，排放源清單陳舊，更進一步加大了這方面不確定性。在實際的研究過程當中，對于氣溶膠的研究只考慮有吸收特性的氣溶膠，而忽略了散射特性的組分，沒有將多種氣溶膠輻射效應進行整合，因此評估的氣候效應都需要進一步地進行研究。就目前的研究來看，沙塵氣溶膠會導致海陸熱力差異快速改變，也有研究表明，海溫和路面過程會影響我國的夏季降水，而在如今的氣候背景下，我國大氣當中的氣溶膠就發(fā)揮了什么作用，扮演什么角色，是自然強迫還是人為影響，這都是急需回答的問題。

大氣氣溶膠的影響是重大科學問題，也是大氣科學的研究焦點。在這一領域當中，我國雖然進行了許多研究，但比較零散，缺乏深入的研究，難以應對日益激烈的環(huán)境外交需求，對灰霾污染現(xiàn)象缺乏理解。如今，對于氣溶膠的研究我國已經(jīng)有了不錯的進展，還具備了長期觀測站網(wǎng)，我國作為氣溶膠的排放大國已經(jīng)受到了全世界的關注，同時也提供了豐富的研究資源，在這樣的背景下，“中國大氣氣溶膠及其氣候效應研究”項目被批準立項。

2 擬實現(xiàn)三方面的科學目標

“中國大氣氣溶膠及其氣候效應研究”項目，將我國氣溶膠及其氣候影響與實際應用進行整合，希望研究人員能在這一熱點領域做出系統(tǒng)性的研究成果，并在形成預報方法后控制灰霾污染，為國家環(huán)境外交發(fā)揮作用。該項目將培養(yǎng)一批優(yōu)秀的青年科學家，提高我國的研究水平。而在“中國大氣氣溶膠及其氣候效應研究”項目，主要需要實現(xiàn)的科學目標有以下三個方面：

（1）取得對大氣溶膠特性、變化的科學認識。

（2）認識我國大氣灰霾的形成機理。

（3）了解大氣溶膠在我國氣候變化當中的作用。

3 開展此項目研究的意義

通過人類的活動導致氣候變化，是目前最重大的環(huán)境問題，他一方面影響了國家的國民生活；另一方面也是國際環(huán)境外交的重要研究一體。而在其眾多影響因子當中，氣溶膠的氣候效應是最不確定的。作為氣溶膠排放大國，我國面臨著巨大的氣候變化壓力，同時還需面對灰霾不斷嚴重的問題。因此，對氣溶膠和氣候變化能夠有科學的認識，不僅是國際研究的焦點命題，也是我國繼續(xù)解決的關鍵科學問題。

氣溶膠的氣候效應，直接影響我們對過去100～200年氣候變化原因的認識，也影響到對未來氣候的預測。就從減緩氣候變化的研究來講，也需要知道人為產(chǎn)生的氣溶膠究竟產(chǎn)生了多大的影響，在未來幾十年會導致怎樣的氣候變化。目前，國際科學界已經(jīng)認識到，單純的從大氣動力學的角度是難以準確理解如今的氣候變化的，因為異常的氣候變化與氣溶膠關系密切。由于氣溶膠排放源分布的差異，以及他們在大氣中滯留時間較短，因此會對區(qū)域氣候影響更大。獲得氣溶膠與氣候變化的本質(zhì)聯(lián)系，是國際科學界目前面臨的一大難題。

該項目的實施，能夠加深我國對地區(qū)氣溶膠分布以及氣候效應變化的認識，減少不確定性，提高氣候預測的可靠程度，同時在全球氣候變化這一科學問題上做出貢獻。

參考文獻

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