中国春季沙尘气溶胶的辐射效应及对气候影响的研究

摘要

本文在区域气候模式RIEMS2.0中引入沙尘气溶胶的起沙机制,同时建立了与气候模式连接的沙尘气溶胶输送模式,并在辐射模块中加入沙尘气溶胶的影响,模拟沙尘气溶胶的输送、扩散、沉降等过程以及对辐射的影响.利用此模式得到了1998年春季3、4、5月中国地区沙尘气溶胶的主要源区分布、沙尘气溶胶的柱浓度分布、光学厚度等物理量及其辐射效应和气候效应.结果表明春季中国沙尘源区主要集中在内蒙古西部的腾格里沙漠、巴丹吉林沙漠,中部的浑善达克沙地,南疆塔克拉玛干沙漠东部,河西走廊地区以及青海的柴达木盆地附近,这些地区的起沙率大于5μg/(m2.s),最大为65μg/(m2.s);沙尘气溶胶柱浓度最大值达0.55 g/m2,出现在塔克拉玛干沙漠地区,相应的光学厚度最大值是0.50.沙尘气溶胶使得中国地区地面短波辐射收入平均减小了4.10 W/m2,地面长波辐射收入增大了+0.46 W/m2,地面净辐射强迫为-3.64 W/m2,大气辐射收支与地面相反,净辐射强迫为+3.10 W/m2;同时沙尘气溶胶通过影响到达地面的辐射使得地面有较强的降温,整个模拟区域平均地面气温降低了0.24 K,而北方地区地面气温降低了0.37 K;沙尘对于降水的影响主要体现在对小雨的影响上,沙尘气溶胶使得模拟区域内小雨减小了20%左右;另一方面,华北地区降水受沙尘气溶胶影响最大,总降水减少了13.8%,而全区域总降水只减少了2%.