基于MODIS和CERES卫星资料研究中国中东部气溶胶辐射强迫

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我国是气溶胶分布大值区。气溶胶是一种重要的辐射强迫因子,通过直接、间接效应影响地气辐射平衡。因此,对气溶胶辐射强迫的准确计算是评估气溶胶气候效应的有效方法之一。然而,气溶胶辐射强迫的估计还存在很大不确定性,本文采用卫星观测资料估算辐射强迫能够对数值模拟结果起到对比验证的作用。本文以百分位法划分气溶胶的污染与清洁情景,从辐射强迫的定义入手量化气溶胶的辐射强迫,进而分析我国中东部地区辐射强迫的时空变化,并比较直接效应与间接效应的相对贡献。本文主要取得以下研究结果:(1)气溶胶造成我国中东部大气顶有负短波辐射强迫,春季最大,冬季最小。①气溶胶大值区的大气顶的短波直接辐射强迫往往较大,主要位于四川、华南华北、黄淮地区等地。我国中东部地区年平均大气顶短波直接辐射强迫约为-4.4W/m2,春季和夏季的辐射强分别约为-5.0W/m2(-6.28~-3.62W/m2)和-4.6W/m2(-5.96~-2.95W/m2),冬季约为-3.8 W/m2(-4.89~-1.39W/m2)。②大气顶短波间接辐射强迫年均值约为-14.5W/m2,春季约为-21.9W/m2(-27.55~-16.00W/m2),大值区位于我国南方大部;其次夏季短波间接辐射强迫为-15.9 W/m2(-19.97~-7.84W/m2),冬季为-8.9 W/m2(-11.80~-6.10W/m2)。③我国中东部年平均大气顶短波总辐射强迫约为-17.8W/m2,春季约-24.8W/m2,大值区位于我国南方大部,夏季为-19.3W/m2,冬季约-13.1 W/m2。(2)气溶胶引起大气顶有正长波辐射强迫,且夏季最大,冬季最小。①我国中东部地区年均大气顶长波直接辐射强迫约为3.OW/m2,春夏季的辐射强迫较大,分别约为4.5W/m2(3.54~6.08W/m2)和4.6W/m2(2.66~5.48W/m2),主要大值区位于我国中部地区,秋冬季较小,季节平均长波直接辐射强迫约为1.4 W/m2(0.95~1.73W/m2)和1.5W/m2(1.25~2.50W/m2)。②年平均大气顶长波间接辐射强迫约为5.5W/m2,夏季的辐射强迫最大,约为 7.4W/m2(4.97~9.98W/m2),其次是春季,约为 6.5W/m2(5.05~8.71W/m2),冬季最小,约为3.6W/m2(2.29~4.35W/m2)。③年平均大气顶长波总辐射强迫为9.06W/m2,春夏季的辐射强迫分别为12.OW/m2和12.7W/m2,秋冬季的分别为6.6W/m2和4.9W/m2。(3)气溶胶引起大气顶有负的净辐射强迫。①我国中东部地区年平均大气顶净直接辐射强迫约为-3.5W/m2,秋季净直接辐射强迫最大,约-4.6W/m2(-6.21~-3.44W/m2),夏季最小,约-2.5 W/m2(-3.63~-1.82W/m2)。②平均大气顶净间接辐射强迫约为-6.7W/m2,春季的净间接辐射强迫最大,约-12.1W/m2(-15.11~-8.78W/m2),冬季的最小,约-4.OW/m2(-5.86~-2.98W/m2)。③年平均大气顶净总辐射强迫约为-8.7W/m2。春季的负辐射强迫最大,约-12.8W/m2,大值区在我国南方,尤其在贵州东部、湖南等地,夏季和冬季较小,季节平均净总辐射强迫分别约为-6.6W/m2和-7.2W/m2。(4)①我国中东部气溶胶间接效应对短波辐射的影响较大,春季的短波间接效应相对贡献最大,其次是夏季。此外,AOD高的地区间接效应相对贡献会减小,但间接效应还是比直接效应影响大。②长波间接效应相对贡献的季节差异不大,但在空间分布上存在差异。③春夏季的净辐射间接效应相对贡献大于秋冬季,我国中东部大部分地区的气溶胶对净辐射的影响以间接效应为主,局部地区以直接效应为主。
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