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短寿命气候污染物（SLCPs）的有效辐射强迫及对全球气候的影响研究短寿命气候污染物（SLCPs）的有效辐射强迫及对全球气候的影响研究引言：全球气候变化已成为当今世界面临的一个重要问题。
气候变化对人类社会、经济和环境产生广泛影响，严重威胁着人类的生存和可持续发展。
作为全球气候变化的主要因素之一，人为活动导致的气候污染物排放成为科学界和政策制定者的研究重点。
短寿命气候污染物（SLCPs）作为一类对大气中短时间内产生重要影响的污染物，引起了广泛的关注。
本文旨在探讨SLCPs的有效辐射强迫及其对全球气候的影响研究。
一、短寿命气候污染物（SLCPs）的概念和特点短寿命气候污染物是指在大气中寿命较短的气体和颗粒物。
这类污染物包括臭氧（O3）、甲烷（CH4）、黑碳（BC）以及一些硫化物等。
SLCPs不仅对空气质量有直接影响，而且对全球和区域的气候产生辐射强迫效应。
其特点是短寿命和局地性的影响，因此对于减缓气候变化来说具有重要的意义。
二、SLCPs的有效辐射强迫有效辐射强迫是指影响地球能量平衡的冷却或加热效应。
SLCPs通过吸收和散射太阳辐射或转换为强温室气体而产生辐射强迫。
研究表明，SLCPs对全球地球总有效辐射强迫的贡献非常显著。
其中，黑碳是最重要的SLCPs之一，其具有高吸收太阳辐射能力，并且能够在大气中停留时间较长，对全球气候变化的影响尤为显著。
三、SLCPs对全球气候的影响1. 温室效应增强短寿命气候污染物主要是温室气体，它们的排放量增加导致温室效应的增强。
尤其是甲烷排放的增加，进一步加剧了气候变化。
2. 冰川融化加速SLCPs中的黑碳、臭氧和气溶胶颗粒物等，通过吸收太阳辐射、降低冰雪的反射能力，加速了全球冰川的融化。
这将导致海平面上升和水资源短缺等问题。
3. 气候极端事件增加短寿命气候污染物的排放导致全球平均气温上升，增加了气候极端事件的发生概率。
例如，严重的干旱、暴雨洪灾等极端事件频繁发生，给人类社会和生态环境造成了巨大破坏。
空气污染-气候相互作用:IPCC AR6的结论解读作者：廖宏高瑜成陈东林代慧斌杜楠方力亢灵钱静秦卓凡王叶谢佩芙杨豪张丹瑜婷来源：《大气科学学报》2021年第05期摘要本文解讀最近发布的政府间气候变化专门委员会（Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC）第六次气候变化评估报告（Sixth Assessment Report，AR6）关于空气污染-气候相互作用的主要新结论。
在大气污染物的气候效应方面，AR6估算了大气污染物或其前体物排放变化导致的有效辐射强迫值（Effective Radiative Forcing，ERF），对评估大气污染治理可能产生的气候效应具有启示性意义。
AR6也估算出1750—2019年间人为强迫导致的全球平均地表温度（Global mean Surface Air Temperature，GSAT）变化为1.29（0.99～1.65）℃，其中，均匀混合温室气体、臭氧、气溶胶导致的温度变化分别为1.58（1.17～2.17）℃、0.23（0.11～0.39）℃、-0.50（-0.22～-0.96）℃。
气溶胶历史变化的气候效应中，起决定性作用的是由SO2排放变化通过气溶胶-云相互作用所产生的ERF（高信度），从而部分抵消了人为排放温室气体所引起的变暖（高信度）。
在气候变化影响大气污染物方面，AR6首次评估获得了地表臭氧浓度对温度的敏感性，在偏远地区为-0.2 ～-2 nL·L-1·℃-1、在污染区为0.2 ～2 nL·L-1·℃-1。
在大多数陆地区域，关于气候变化是增加还是减少PM2.5，目前模式结果结论的一致性较低。
关键词大气污染;臭氧;PM2.5;气候变化大气污染物-气候系统相互作用同时涉及到大气环境、天气、气候变化这几个关系到国计民生和社会经济协调发展的重要研究领域。
大气中短寿命的化学物质臭氧和气溶胶（大气中液态或固态的颗粒物）对人体健康和生态系统有着直接的危害，是当前空气污染治理的主要对象（UNEP and WMO，2011）。
气溶胶变化对大气辐射强迫的影响研究随着人类活动的增加和工业化进程的发展，大气中的气溶胶排放量也在不断增加。
气溶胶作为大气污染物之一，其对大气辐射强迫的影响备受关注。
那么，气溶胶变化对大气辐射强迫的影响是什么样的呢？本文将从气溶胶的定义、形成原因、组成成分、作用机制等方面，探讨气溶胶变化对大气辐射强迫的影响。
一、气溶胶的定义及形成原因气溶胶是指在大气中悬浮的微小粒子，可分为自然气溶胶和人为气溶胶两类。
自然气溶胶主要来源于大气中的生物、火山喷发、沙尘暴等自然现象，而人为气溶胶则主要来源于工业污染、交通尾气、燃烧排放、农业活动等人类活动。
二、气溶胶的组成成分气溶胶的组成成分非常复杂，主要包括硫酸盐、硝酸盐、铵盐、有机物质、黑碳等。
其中，硫酸盐、硝酸盐、铵盐是气溶胶中非常普遍的成分，其产生的主要原因是大气中混合气体和粒子之间的混合反应。
有机物质则主要来自于生物质燃烧和人类活动所排放的有机物质。
黑碳是指一种炭黑物质，其来源包括车辆尾气、燃煤和生物燃烧等。
三、气溶胶的作用机制气溶胶会对大气的辐射平衡产生重要影响。
气溶胶可散射、吸收和反射来自太阳和地球表面的辐射。
散射是指光线经过大气中的气溶胶时，由于气溶胶的直径比光波长小很多，导致光线的走向被改变，从而形成散射现象。
气溶胶的散射作用可以将地球表面反射上来的辐射散射回去，从而导致大气辐射平衡的变化。
吸收和反射则是指气溶胶在吸收或反射能量时，对大气辐射平衡的影响。
四、气溶胶变化对大气辐射强迫的影响气溶胶的变化对大气辐射平衡会产生显著影响。
当气溶胶浓度增加时，其对散射作用的贡献也会随之增加，从而导致大气辐射平衡向冷面倾斜。
相反，当气溶胶浓度减少时，大气辐射平衡会向暖面倾斜。
然而，气溶胶的影响并不是单一的，它可以与云、水汽一起影响大气辐射平衡。
云和水汽的存在会改变气溶胶的散射和吸收作用，从而影响大气辐射平衡。
因此，准确地评估气溶胶变化对大气辐射强迫的影响需要考虑多个因素的综合作用。
辽宁省沈文新高考研究联盟2024-2025学年高三上学期12月月考地理试题本试卷满分100分考试时间75分钟【命题组织单位：辽宁沈文新高考研究联盟】第I卷（选择题，共48分）一、单选题（共16道小题，每小题3分，共48分）图示意某日亚洲东部局部地区等压线及6级以上大风区分布。
完成1-2题。
1．此时，甲地的风向最可能是A．东南风B．西北风C．东北风D．西南风2．与甲地相比，此时乙地A．因等压线密集而实际风力较大B．因等压线稀疏而实际风力较小C．因地面摩擦力较小而实际风力较大D．因地面摩擦力较大而实际风力较小在一些地势平缓地区，河流多成“S”形弯曲河道。
洪水泛滥时，河流可能冲断河曲的颈部，使弯曲部分与河道分离，河水径直流去，原来弯曲的河道被废弃，形成湖泊。
因为这种湖泊的形状恰似牛轭，所以称之为牛轭湖。
下图为牛轭湖形成示意图。
据此完成3-4题。
3．牛轭湖形成演变的时间顺序应为A．①④②③B．②③④①C．④①②③D．②①④③4．形成牛轭湖最主要的外力作用是A．流水侵蚀B．流水沉积C．流水搬运D．冰川侵蚀南北半球两个副热带高压带之间气压最低、气流汇合的地带称为热带辐合带，其主要分为季风辐合带和信风辐合带。
下面甲、乙两幅图示意世界某辐合带季节分布位置差异。
读图，回答5-6题。
5．图示现象主要影响的区域有①东热带太平洋②北美地区③东南亚④澳大利亚西北部A．①②B．②③C．③④D．①④6．图示辐合带控制地区A．海洋狂风巨浪B．遏制台风等的产生C．天气稳定少变D．形成绵延千里的云带2023年12月19日至22日，山东半岛部分地区出现“冷流降雪”（冷气流经过相对暖湿海域，在一定条件下形成降水）同时，山东烟台的莲菜海面出现了罕见的“海滋”奇观。
“海滋”是类似海市蜃楼的光学现象，当海水与水面的空气层出现较大温差时，光线通过密度不同的大气层发生折射，使岛屿等变形，形成奇异而变幻的画面。
读图，回答7-9题。
7．“冷流降雪”现象主要发生在山东半岛的A．偏北沿岸B．偏南沿岸C．偏东沿岸D．各沿岸均可发生8．本次“海滋”现象的发生条件是A．较暖气流流经较冷水面B．静风环境，海洋辐射降温C．冷气流过境后，水温高于气温D．暖气流过境后，暖湿气流冷却凝结9．大风吹来时“海滋”消失是因为大风A．破坏原有大气物理状态B．带来浓雾影响视线C．提高了表层海水的温度D．加剧大气垂直方向的对流采煤是一个高危险行业,稍微一点麻痹或者松懈就可能导致严重的安全事故。
备注：红色字体P37表示在《大气物理学》书中第37页，另外本文档中试题答案为自己总结的。
中科院大气物理研究所大气物理1996-2014年考博试题及答案 2014年一、名词1、标准大气：（P37）标准大气，又称“参考大气”。
能够反映某地区（如中纬度）垂直方向上气温、气压、湿度等近似平均分布的一种模式大气。
它能粗略地反映中纬度地区大气多年年平均状况，并得到一国或国际组织承认。
2、天电：（P407）天电是指大气中放电过程引起的脉冲电磁辐射，其中闪电是主要的天电源。
3、莫宁-奥布霍夫长度：(P248)4、云凝结核：（P320）5、光化学烟雾：（P29）光化学烟雾是由汽车、工厂等污染源排入大气的碳氢化合物（HC ）和氮氧化物（NOx ）等一次污染物在阳光作用下发生复杂的光化学反应，生成臭氧、醛、酮、酸、过氧乙酰硝酸酯（PAN ）等二次污染物，这些一次污染物和二次污染物混合形成有害的光化学烟雾。
6、播撒云: “播种云一供应云”机制：高空对流泡中通过凝华和结淞增长大量冰晶，成为自然“播种云” ，冰晶降落到低层浓密的层状云中碰并水滴，从而将云水转化为雨水。
在低层，由中尺度抬升而产生的浓密的层状云为降落下来的降水粒子提供了丰富的云水，成为“供应云”。
高层播种云，一般是卷层云，在气旋云系中，高空对流泡是一种典型的播种云。
由于高空对流泡尺度小，可能同时存在好几个，因此，使地面降水存在着小尺度的不均匀结构。
供应云，一般指浓密的层状云，如高层云、雨层云、层积云或层云。
当供应云受到冰雪晶粒子的播种后，云内会通过云水碰冻→云冰碰连→雪晶的有效转化以及碰并等过程，使其降水强度明显增加。
7、冰雹的湿增长：（P348）8、普朗克定律（P68）：对于绝对黑体物质，单色辐射通量密度与发射物质的温度和辐射波长或频率符合以下关系:1/51152)1()1(2),(2---=-=T c Tk chB e c e h c T F λλλλπλ，其中c 1为第一辐射常数：24821107427.32-⋅⋅⨯==m m W h c c μπ；c 2为第二辐射常数：K m kch c ⋅==μ143882。
大气气溶胶对辐射强迫作用研究近年来，大气气溶胶对气候变化的影响成为了科学界研究的重要课题。
大气气溶胶是指在大气中悬浮的微小粒子，其来源包括人类活动和自然源，例如燃烧排放物、沙尘暴、火山喷发等。
这些微小粒子的存在不仅对空气质量和人体健康产生直接的影响，还对大气辐射传输产生了复杂的影响。
辐射强迫是指气溶胶对地球辐射收支的影响量。
大气气溶胶能够散射、吸收和反射太阳辐射，进而改变大气实际辐射向地表的传输。
此外，它们还能够干扰地球辐射向外层空间的辐射传输。
因此，对大气气溶胶的辐射强迫作用的研究不仅对于气候模型的精确参数化具有重要意义，也有助于我们更好地了解全球气候变化的机制。
辐射强迫的研究需要从不同颗粒物的物理特性入手。
气溶胶的主要成分是硫酸盐和有机质，它们对辐射的吸收和散射有着不同的贡献。
硫酸盐是一种典型的散射剂，能够有效地将太阳辐射散射回太空；而有机质则对红外辐射和可见光吸收较强，能够将部分辐射转换为热能并带来温室效应。
此外，气溶胶的光学特性还受到粒子尺寸、体积浓度和复杂的呈现形态的影响。
为了研究气溶胶对辐射强迫的作用，科学家们进行了大量的实验和模拟研究。
他们使用精密的仪器和颗粒物模型，测量并模拟了不同气溶胶在大气中的特性。
其中，气溶胶的光学特性是研究的焦点。
通过实验和数值模拟，科学家们得出了一系列有关气溶胶对不同波长辐射的散射和吸收特性的数据，进一步推导出气溶胶辐射强迫的算法和参数。
辐射强迫研究的结果提示我们，大气气溶胶在气候变化过程中作用重要且复杂。
它们的存在可以减少太阳辐射的到达地表，从而对全球气候产生冷却效应；同时，它们还可以增加大气中的云量和云粒子的分布，从而影响到云的反照率和热力学性质。
这些变化将导致局部和全球尺度上的气温和降水的改变，进一步影响地球的气候系统。
然而，值得注意的是，目前对气溶胶辐射强迫的研究仍然存在一定的不确定性。
首先，气溶胶的成分和复杂的相互作用使得其辐射特性难以精确把握，需要更多的实验和观测数据来验证和调整现有的模型。
收稿日期:1997-08-28第一作者:男,1962年生,硕士*国家重点科技项目(96-911-01-02B)**任阵海为中国工程院院士人为排放气溶胶引起的辐射强迫研究*高庆先 任阵海**姜振远(国家环保局气候变化影响研究中心,北京 100012)摘 要 利用建立的大气气溶胶辐射强迫模式,对我国历年大气气溶胶(TS P 和硫酸盐气溶胶)引起的直接辐射强迫进行了计算,并给出其全国分布。
得到了一些有意义的结果:我国大气气溶胶引起的辐射强迫与我国能源,特别是燃煤的消耗量密切相关,随着消耗量的增加,大气气溶胶(T SP 和硫酸盐气溶胶粒子)引起的辐射强迫也增加;指出在利用辐射模式讨论大气气溶胶引起的直接辐射强迫时,不能忽视扬尘和沙尘的作用;我国由于大气气溶胶引起的直接辐射强迫主要集中在工业比较发达的城市或地区,四川盆地由于其特殊的地理位置和气候条件,在该地区因大气气溶胶产生的辐射强迫始终比较大。
关键词 大气气溶胶 辐射强迫 人为排放R esearch on Radiation Forcing C aused by Man -made Emission of Atmosph eric AerosolGAO Qingxian REN Zhenhai JIANG Zheny uan(Center fo r Climate Change Impact Research,N EPA ,Beijing 100012)Abstract T he dir ect radiatio n forcing (RF )caused by atmospher ic aerosol (T SP and sulfate aerosol)over t he years was calculated t hrough using t he built RF model of atmospher ic aerosol,and the g eogr aphic distribution w as also g ot.T he RF had close r elation with t he energy consumption in China,especially with her coal consumption.With the incr ease of coal consumption,the RF also increased.It w as pointed out that fine sand and raise dust can not be ignored when discussing the RF by using RF models.T he high v alues of RF in China were mainly located in those industry-developed regions and cities.T he RF value in Sichuan Basin was larger all the time due to its special g eog raphic and climate condit ions.Keywords Atmospheric aerosol;R adiation forcing;M an-made emission人为排放大气气溶胶的气候效应和环境生态效应是当前环境科学和大气科学界普遍关注的热门课题,已引起各国政府和联合国IPCC 组织的高度重视。
不仅仅是因为气溶胶的强迫作用会改变(或影响)区域乃至全球的气候和环境生态系统,更重要的是为了要实现可持续发展和保护人类所共同拥有的自然生态环境,必须进行减缓向大气排放气溶胶。
这就涉及到各国的国民经济发展和工农业生产的发展,是摆在各国政策制定者面前的一个严肃课题。
大气气溶胶主要来源是化石燃料的燃烧、生物物质的燃烧和人为不适当活动导致的沙尘、扬尘等途径。
对流层气溶胶已直接导致了全球减少015%的太阳辐射,并可能间接导致同样的负强迫。
尽管这一辐射强迫主要集中于特定的区域和次大陆地区,但它对半球乃至全球的气候将产生一定的影响[1]。
目前,国际上有关气溶胶对气候和生态环境效应的研究相对较多。
Chuang (1997)应用耦合的气候/化学模式,并取云核化过程参数化,以局地气溶胶数密度、人为硫酸盐质量浓度和上升气流速度作为输入,研究人为硫酸盐气溶胶的直接辐射强迫和间接辐射强迫。
研究表明气溶胶全球直接辐射强迫约为-014W/m 2,最大值出现在人为硫发射最强的亚洲,间接辐射强迫约为-016~-116W/m 2,主要出现于大陆上空,间接强迫最大值位于北美和大西洋沿岸。
气溶胶辐射强迫具有明显的不确定性,其主要原因在于人为硫酸盐气溶胶的大气负荷的变化,起源于硫酸盐气溶胶相对短的滞留时间(约一周),还随大气中的降水过程的湿沉降而变化,表现为明显的空间不均匀性和时间变率大。
可以认为气溶胶的第11卷 第1期环 境 科 学 研 究Research o f Environmental SciencesV ol.11,No.1,1998强迫作用的不确定性是工业化地区上空气溶胶辐射强迫的最大不确定性(Schw antz,1996)。
实际监测表明,工业发达地区的上空比其他地区上空的大气气溶胶浓度大,Ball和Robinson (1982)发现美国东部地面太阳辐射近年来平均降低率约为715%。
IPCC根据1990~2100年间人口和经济增长、土地利用、技术发展、能源开发和利用等情况,已设计了一套未来温室气体和气溶胶前体物的排放构想方案,依据各个构想排放方案,可以预测大气中温室气体和气溶胶的浓度以及它们对自然界的辐射强迫程度。
我国曾有过关于火山爆发和科威特油井燃烧的气候变化专题研讨会,对火山爆发和科威特油井燃烧对气候影响的事实的监测和研究进行了广泛的探讨。
1模型介绍虽然对气溶胶粒子的间接强迫作用,目前只能作出定性的估计,但通过建立简单的人为排放大气气溶胶的直接辐射强迫模型,可以对其直接影响作用做深入的了解。
气溶胶的平均总量,即在大气平均垂直气柱中的气溶胶总量T a可由下式定量估计[2],即T a=Q a S aA(1)式中:T a)))硫酸盐气溶胶的平均总量,g/m2;Q a)))源强,g/(m3#s);S a)))气溶胶粒子在空气中的生命期,s;A)))地球的面积,m2。
为了寻找T a与大气中太阳辐射量的关系,引入方程:D a T a =Q]0R a(z)d zQ]0m a(z)d z(2)式中:D a)))气溶胶的平均光学厚度;R a(z))))在高度z处的消光系数,m-1;m a(z))))在高度z上的硫酸盐气溶胶质量浓度,g/m2。
积分式(2)可得D a T a=R a1m a=A a(3)式中:A a)))气溶胶的消光因子(也称为气溶胶的质量散射系数),m-1。
从式(3)可以看出气溶胶的光学厚度是气溶胶的质量散射系数与气溶胶的平均总量之积。
地球表面的太阳辐射强迫与大气上界的入射太阳辐射之间的关系为:II0=e-D a(4)即I=I0e-D a由式(4)方程可以导出气溶胶的光学厚度A a,并可得到地表面的太阳辐射强度。
气溶胶的光学厚度是吸收和散射光学厚度之和,即D a=D aa+D as(5)但是,由于硫酸盐气溶胶对太阳辐射基本不吸收,故取近似为D a U D as,通常气溶胶的光学厚度小(D a n1),可以忽略其多次散射,将其视为薄层。
此时气溶胶散射通量P s和入射通量P i之比可表示为:P sP i=S e-Dasec H U D a sec H(6)式中:H)))太阳的天顶角。
引入向后散射系数B:B(H)=14P Q10Q2PP(L U cos H)d U d L(7)式中:P(LU cos H))))气溶胶粒子的散射相函数。
大气气溶胶的反射率可表示为:R a=B#F sF i=B D a sec H(8)在计算气溶胶层引起的行星反照率增量$R p 时,必须对下垫面反照率R s,上层大气透过率T i和云量A c进行订正,按照简单的多层反射模式可得气溶胶-地表系统的反照率R as,即R as=R a+T2a R s[1-R a R s+(R a R s)2+,] U R a+T2a R s1+R a R s(9)其中T a=1-R a。
由于气溶胶层而引起的系统反照率的变化为$R as=R as-R s=R a+(1-2R a)R s(1-R a R s)-R sU R a(1-R s)2(10)考虑到云量的订正,可以得到$R p,即$R p=T i$R as(1-A c)U T2i(1-A c)(1-R s)2B D a sec H(11)当忽略了T i,A c,R s,B和D a之间的相关性,计算太阳反射辐射通量的增量可近似地表示为:6环境科学研究第11卷$F R=0.5S0T2i(1-A c)(1- R s)2 B D a(12)式(12)中的因子015是考虑到地球上任一地区均有一半的时间接受到太阳照射。
S0为太阳常数(文中取S0=1367W/m2)。
B是B cos H对cos H的平均。
B=Q01B(cos H)sin H d H(13)将上述所讨论的关系推广到整个气溶胶,并考虑气溶胶的吸收作用,则可将式(11)改写为:$R p=T2i(1-A c)D a[B W0(1-R s)2-2(1-W0)R s](14)式中:W0)))气溶胶的单次散射反照率,并在方程(14)中假定取平均太阳天顶角。
2资料和参数选取211气溶胶资料的选取利用我国辐射观测站的晴天太阳辐射资料,通过辐射传输模式得到了我国1959~1979年T SP的反演分布,并在此基础上计算了TSP引起的辐射强迫;利用1992年7月~1993年6月的污染源排放资料和同期实际的气象观测资料,通过建立的酸沉降模式[3]得到了1992年7月~1993年6月我国硫酸盐的时空分布,利用辐射模式计算了硫酸盐气溶胶引起的辐射强迫;根据国家能源发展规划方案,经过详细的调研,在分析研究的基础上,得到了我国未来在2000,2020和2050年的SO2和TSP的排放状况,并已划分到1b@1b的基本网格点网上。
据此,对硫酸盐气溶胶和TSP可能造成对气候的直接辐射强迫效应作了初步的探讨,并绘出了其分布图。
212参数的选取式(12)中云量A c的资料和地表反照率R s的资料均取自我国气象台站1959~1979年20a气候整编资料的实际观测资料,并内插到1b@1b的经纬网格点上。
其他参数取自文献[4]。
3计算结果及其分析通过计算得到了我国建国以来历年大气气溶胶直接引起的辐射强迫。
