气溶胶辐射效应

沙尘天气期间气溶胶光学特性变化特征大气气溶胶粒子可以通过散射、吸收太阳辐射和吸收、发射红外辐射直接影响地-气系统辐射能收支,对流层气溶胶通过直接辐射强迫和间接辐射强迫强烈地影响着气候系统。

沙尘天气下，大气中气溶胶含量变化较大，能够显著的影响沙尘区域内的辐射平衡过程，对全球气候和环境有着不可小视的作用。

研究沙尘天气间气溶胶的光学特性变化，对研究气溶胶的辐射影响有重要意义。

本文选取来自兰州大学干旱气候与环境观测站（SACOL）站点Level 2.0的数据，通过对比沙尘天气间与采暖期和非采暖期的晴天、降水后晴天的日变化数据，分析得出沙尘天气间气溶胶的光学特性变化，并初步探索其原因，得出以下结果：（1）采暖期：在沙尘期间，气溶胶光学厚度峰值(676nm)为1.20，Angstrom波长指数峰值为0.13；在晴天期间，Angstrom波长指数峰值为0.34，气溶胶光学厚度峰值(676nm)为0.59；在降水后晴天期间，气溶胶光学厚度峰值(676nm)为0.59，Angstrom波长指数峰值为1.14。

（2）非采暖期：在沙尘天气，气溶胶光学厚度峰值(676nm)为2.95，Angstrom波长指数峰值为0.07；在晴天气溶胶光学厚度峰值(676nm)为0.56，Angstrom波长指数峰值为0.99；在降水后晴天气溶胶光学厚度峰值(676nm)为0.39，Angstrom波长指数峰值为0.67。

（3）沙尘天气间气溶胶以粗粒子散射为主。

关键词：气溶胶；光学特性；气溶胶光学厚度；Angstrom波长指数；单次散射反照率第一章绪论1.1 研究的目的和意义大气气溶胶是指悬浮于大气中粒径小于10μm的微粒。

虽然气溶胶质量仅占整个大气质量的十亿分之一,但其对大气辐射传输和水循环均有重要的【1。

除温室气体外,大气气溶胶是造成地球气候变化最重要的大气成分之影响】【2。

大气气溶胶粒子可以通过散射、吸收太阳辐射和吸收、发射红外辐射一】直接影响地-气系统辐射能收支,从而影响区域乃至全球的气候及生态环境;气【1,溶胶粒子还可作为云的凝结核改变云的光学特性和生命期,间接影响气候】【3。

The Impacts of Atmospheric Aerosols on Weather and ClimateLAI Xin 1,YANG Fu-mo 2,3,4,HE Ke-bin 5(1.Shenzhen National Climate Observatory,Shenzhen 518040,China;2.Chongqing Institute of Green and Intelligent Technology,Chinese Academy of Sciences,Chongqing 400714,China;3.Research Center for Environmental Monitoring and Hazard Prevention of Three Gorges Reservoir,Chongqing 408100,China;4.Center for Excellence in Urban Atmospheric Environment,Institute of Urban Environment,Chinese Academy of Sciences,Xiamen 361021,China;5.School of Environment,Tsinghua University,Beijing 100084,China )Abstract :Atmospheric aerosols have important impacts on weather and climate.Aerosols affect precipitation by changing cloud radiation,cloud cover and life cycle.They change the eco-environment through dry and wet deposition.In addition,aerosols have significant effects on the global climate through scattering and absorbing the solar radiation.Their total radiative forcing is negative,that could offset much of warming caused by greenhouse gases.However,there are some absorption components like black carbon,whose radiative forcing is positive and contributes to global warming.Key Words :atmospheric aerosols;climate;radiative forcing1引言早在一个世纪之前,科学家预言大气化学成分的改变,尤其是人类活动排放的二氧化碳(CO 2)浓度的增加会改变地球的热平衡而导致大气变暖。

!"!"年#第$%卷#第$期!,%"!,%(#"##$!%%&'())*+,-./01-234+/15引用格式!史湘军"刘娇娇"朱寿鹏"等"!"!"+基于A HE F ,强迫模拟分析人为气溶胶的气候效应&二'+++诊断方法在分类评估中的重要性$6%+大气科学学报"$%&$'!,%"!,%(+@"=V 6"U =066"Q "0@F ";#23+"!"!"+?</&;3=-54#0&C /-2-#"1/$/5;-=,2;1/4/3;J J ;,#4*24;&/-A HE F ,J /1,=-5"$21#(!#";=<$/1!#2-,;/J ,23,032#=/-<;#"/&4=-,3244=J =,2#=/-2-23C4=4$6%+>12-4?#</4@,="$%&$'!,%"!,%(+&/=!)"*)%'+'%.+,-(=+&'())*+!")'"()(""!+&=-A "=-;4;'+基于>RG F P 强迫模拟分析人为气溶胶的气候效应&二' 诊断方法在分类评估中的重要性史湘军!"!"刘娇娇!"朱寿鹏!"吉璐莹!"张海鹏!"沈沛洁!"陈伯民&"李震坤&!南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心%气象灾害教育部重点试验室%气候与环境变化国际合作联合试验室%东亚季风与区域气候变化科技创新团队%地球系统模拟中心"江苏南京!)""$$("美国夏威夷大学国际太平洋研究中心"夏威夷檀香山(,'!!(&上海市气候中心"上海!"""%"!联系人"B!<2=3!4"=).--0=4#+;&0+,-!")'!"(!)(收稿"!")(!")!)$接受国家重点研发计划&!")+8D ?","$"""'(国家自然科学基金资助项目&$)++&"(&'(南京信息工程大学人才启动经费&!!$%)$),")",+'摘要#对气溶胶气候效应开展分类评估并探讨诊断方法的合理性)人为气溶胶辐射效应对计算云辐射强迫的影响为"*%'9 <3!)诊断评估气溶胶对云辐射强迫的影响需要排除这个偏差)两种基于不同试验设计诊断得出的半直接效应分别为"*!)和"*"(9 <3!"存在显著差异)主要原因可能是人为气溶胶影响云辐射强迫的不同机制之间在模式模拟过程中不断地相互交织"不是简单的线性叠加关系)模式诊断得出的>:/<;C 效应不仅包括>:/<;C 效应本身"还包括>:/<;C 效应引起的部分快速调整)总之"利用模式评估分析人为气溶胶气候效应需要注意审查试验设计和诊断方法的合理性)关键词A HE F ,(人为气溶胶强迫(>:/<;C 效应(半直接效应(分类评估(诊断方法##@#;K;-4;#23+&!")+'依据观测数据发展出来一套利用经验公式计算人为气溶胶的光学特征和其对云滴数浓度放大作用的参数化方案&以下简称H?A K !!@F ')第六次耦合模式比较计划&A /0$3;&H/&;3E -#;1,/<$21=4/-F 1/.;,#F "24;,"A HE F ,'指定由H?A K !!@F 提供人为气溶胶强迫数据)在耦合模式比较计划&A HE F '中"不同模式对总的外部强迫&二氧化碳*臭氧*人为气溶胶等'的响应存在很大差异&赵立龙和徐建军"!")&')辐射强迫模式比较计划&O 2&=2#=K;D /1,=-5H/&;3E -#;1!,/<$21=4/-F 1/.;,#"O D HE F '能够用于诊断分析由气溶胶和臭氧共同造成的辐射强迫)不过"O D HE F 没有单独针对人为气溶胶强迫的试验设计"更没有将人为气溶胶的辐射效应和间接效应分别进行诊断分析的试验设计&F =-,04;#23+"!"),')需要注意"H?A K !!@F给出的气溶胶间接效应的不确定性远高于直接效应&@#;K;-4;#23+"!")+')并且"模式中描述气溶胶!云相互作用的不确定性也远高于气溶胶辐射强迫&EF A A "!")%')此外"研究气溶胶如何影响气候也需要了解各种影响机制在其中的相对贡献&@#/1;3K</;#23+"!""((U /"<2--2-&D ;112,"2#"!")"(N /-&;#23+"!")%(尚晶晶等"!")+(葛旭阳等"!")'')因此"有必要对气溶胶气候效应开展分类评估)A HE F &推荐使用有效辐射强迫&B J J ;,#=K;O 2&=!2#=K;D /1,=-5"B O D '来评估人为强迫对地球能量收支平衡的影响&E F A A "!")%')B O D 包含了与地表气温无关的快速调整过程对辐射传输的影响&O 2$=&&.04#<;-#4"以下简称快速调整')在分析人为气溶胶的B O D 时"往往采用固定海温法&E F A A "史湘军"等!基于A HE F,强迫模拟分析人为气溶胶的气候效应&二'+++诊断方法在分类评估中的重要性!")%'"即指有*无人为气溶胶强迫两个数值试验中大气顶&>/$/J?#</4$";1;">I?'辐射通量的变化)不考虑快速调整的瞬时辐射强迫&E-4#2-#2-;/04O2&=2#=K;D/1,=-5"E O D'代表气候系统对人为气溶胶强迫的瞬时响应"也常用于分析气溶胶气候效应&E F A A"!")%')根据E O D的定义"采用如下方式计算!首先在每一个模拟试验中通过额外计算没有气溶胶情况下的>I?辐射通量来诊断气溶胶&包括人为气溶胶和自然气溶胶'瞬时辐射强迫(之后"计算有*无人为气溶胶强迫两套试验的气溶胶瞬时辐射强迫的差值)需要注意"在有*无人为气溶胶强迫的这两套试验中"气溶胶以外的辐射影响因子&例如!云*地表反照率*大气自身状况'并不完全相同"但这个差异对E O D的影响较小"为了便于使用模式开展诊断评估"将其忽略&Y"2-"!")%(F=-,04;#23+"!"),')由于很难将瞬时作用与其他气溶胶!云相互作用分离开"气候模式难以诊断分析气溶胶!云相互作用引起的E O D)为了能够更加清晰地认识模式评估结果"本研究将深入分析描述气溶胶气候效应的变量&B O D*E O D等'所代表的物理含义和计算流程)使用模式诊断评估人为气溶胶通过不同机制&例如!半直接效应*>:/<;C效应'对气候变化的影响往往比预想的复杂&Y"2-"!")%(彭杰和张华"!")&(B C1=-5;#23+"!"),(李占清"!"!"')这个复杂性主要来自两个方面)第一"试验设计往往难以完美地达到试验目的)例如!依据定义">:/<;C效应&U/"<2--"!""+'仅表示云滴数浓度增多对辐射传输立即造成的影响)使用E O D评估>:/<;C效应更加合理)然而"在气候模式中"云的演化发展在这一模式时步和下一模式时步通常紧密相关)因此"模式评估给出的>:/<;C效应通常还包括了>:/<;C 效应引起的后续影响)第二"利用两套模拟试验中辐射变量的差值表示某种气溶胶强迫效应可能会出现系统性偏差)例如!本研究的第一部分&史湘军等"!"!"'指出使用模式正常输出的云辐射强迫来计算气溶胶对云辐射强迫的影响会带来明显的正偏差)总之"有必要对试验设计和诊断方法进行深入分析"探讨它们的合理性及其对评估结果的影响)本文第一部分介绍气溶胶气候效应的分类以及诊断分析方法(第二部分诊断分析人为气溶胶的辐射效应以及其对云辐射强迫的影响(第三部分诊断分析人为气溶胶的>:/<;C效应(第四部分评估气候系统对人为气溶胶的响应&辐射效应和>:/<;C 效应的共同作用'(第五部分给出结论和探讨)#$气溶胶气候效应的分类和诊断方法##本研究采用固定海温法诊断分析气候系统对给定人为气溶胶强迫的响应)A HE F,试验设计仅考虑气溶胶辐射效应和暖云中的>:/<;C效应)需要注意"除了气溶胶&2'和云&,'"其他辐射影响因子&/"例如!地表反照率*大气自身状况等'也可以影响>I?辐射收支平衡&宿兴涛等"!")"(黄文彦等"!")&')并且"气溶胶&2'或云&,'的变化可以直接或间接地影响其他辐射相关因子&/'进而再次影响辐射收支平衡)在L Z E@>&L2-.=-5Z-=K;14=#C/JE-J/1<2#=/-@,=;-,;a>;,"-/3/5C'模式中"气溶胶影响>I?辐射通量的各种机制如图)所示)为便于表述各种影响和反馈过程"采用符号,7?N8-表述存在?影响N这个过程",7?#8!7#?8-表述反馈过程)这里,#-代表任何可能的一个要素",!-代表任何可能发生的影响过程)下面采用上述符号介绍图)中的各个影响过程和简单的反馈过程)气溶胶辐射效应能瞬间改变>I?辐射通量"即72O8)吸收性气溶胶加热大气可以改变其他辐射影响因子"即72/8)其他辐射影响因子和>I?辐射通量可以相互影响"即7/O8和7O/8)气溶胶的>:/<;C效应可以改变云的光学特征"即72,8)云光学特征的变化可以影响>I?辐射通量"即7,O8)云和其他辐射影响因子通过交换水汽和热量从而相互影响"即7,/8和7/,8)其他辐射影响因子和>I?辐射通量之间存在反馈过程"即7/O87O/8)云*其他辐射影响因子和>I?辐射通量之间也存在反馈过程"即7,O87O/87/,8)气溶胶气候效应的两种影响机制&辐射效应和>:/<;C效应'各自单独对>I?辐射通量的影响如图)所示)气溶胶通过自身辐射效应对>I?辐射通量的影响可以分为两条途径)第一条"直接辐射效应)人为气溶胶的存在与否能瞬间改变辐射传输从而影响>I?辐射通量"也就是72O8(第二条"间接辐射效应)气溶胶通过影响太阳辐射从而引起除气溶胶外的其他影响辐射传输的因子的变化"进而影响>I?辐射通量)其中包括通过加热大气改变云的状况&,'进而影响辐射&半直接效应')半直接效应不仅有72/87/,87,O8"还有包含反馈过程的72/8!7/,87,O8)除半直接效应外"间接辐射效应还包括通过加热大气改变其他辐射影响因子&/'的状况进而影响>I?辐射通量"即72/87/O8和包)%,##!"!"年+月#第$%卷#第$期图)#L Z E@>模式中气溶胶影响>I?辐射通量的示意图&长方形代表辐射影响因子(大圆代表>I?辐射通量(尖括号代表影响过程'D=5+)#@,";<2#=,&=2512<&;#2=3=-5"/:2;1/4/32J J;,#4 >I?12&=2#=/-J30)=-#";L Z E@></&;3&#";1;,!#2-53;4=-&=,2#;12&=2#=/-J30)=<$2,#J2,#/14",=1,3;=-&=,2#;4#";>I?12&=2#=/-J30)"2-&2-53;*12,(;#4=-&=,2#;#";=-J30;-,;$1/,;44;4'含反馈过程的b2/8!7/O8)需要注意"诊断间接辐射效应时"通过改变其他影响因子&/'进而对>I?辐射通量的影响一般很弱"往往将其忽略&E F A A" !")%')由图)可见"气溶胶通过>:/<;C效应影响>I?辐射通量的途径如下!代表>I?辐射通量对云滴数浓度增多的瞬时响应的72,87,O8和代表>:/<;C效应引起的部分快速调整的72,8!7,O8)依据定义">:/<;C效应仅仅是指72,87,O8)然而"在基于模式的诊断分析中评估得出的>:/<;C 效应还包括了>:/<;C效应引起的部分快速调整)气溶胶对>I?辐射通量的影响也可以相应地划分为三条途径&图)')第一条"72O8"它代表气溶胶&2'直接辐射效应(第二条"!7,O8"它代表气溶胶通过改变云&,'进而对辐射的影响"这其中包括气溶胶辐射效应引发的半直接效应*气溶胶>:/<;C效应本身和>:/<;C效应引起的部分快速调整(第三条"!7/O8"它代表气溶胶通过改变其他辐射影响因子&/'进而对辐射的影响)这其中包括气溶胶间接辐射效应中的72/8!7/O8和>:/<;C 效应引起的快速调整中的72,8!7/O8)在以往模拟评估气溶胶气候效应的研究中"往往忽略第三条途径)在本研究中"为书写方便"变量的下标&2","/'代表辐射计算时考虑的要素&气溶胶"云"其他因素')以>I?短波辐射通量&@"/1#:2K;L;#O2&=2#=K;D30);4"D@L>'为例!D@L>2,/表示考虑气溶胶&2'*云&,'和其他辐射因子&/'情况下诊断得出的D@L>)云短波辐射强迫&@"/1#92K;A3/0&D/1,=-5"@9A D'的计算方法是有云&:"/3;!4(C'和无云&,3;21!4(C'两种情况下>I?短波辐射通量的差值)@9A D可以有两种计算方式)第一种"@9A D2/0D@L>2,/3D@L>2/"它会受到气溶胶&2'的影响(第二种"@9A D/0D@L>,/3D@L>/"它不受气溶胶&2'辐射效应的直接影响)类似于@9A D"气溶胶短波辐射强迫&@"/1#:2K;?;1/4/3D/1,=-5" @9?D'也有两种计算方式)第一种"@9?D,/0D@L>2,/3D@L>,/"这就是通常使用的有云情况下的@9?D(第二种"@9?D/0D@L>2/3D@L>/"即无云情况下的@9?D)其他变量的定义和物理意义见表))本研究的第一部分&史湘军等"!"!"'开展了N24;和N/#"两个数值模拟试验)试验结果指出气溶胶对云辐射强迫的影响&包括半直接效应和>:/<;C效应'为3"*)"&2"*%"'91<3!)在本文中再添加两个试验"O2&和><C)相对于N24;试验"O2&试验仅添加人为气溶胶的辐射效应"><C试验仅添加人为气溶胶的>:/<;C效应)在本研究中"如本研究第一部分&史湘军等"!"!"'所述"变量的上标表示来源于哪个试验)@9A D O2&!N24;/用于表示半直接效应)@9A D><C!N24;/用于表示>:/<;C效应&包含>:/<;C效应引发的部分快速调整')需要注意"计算@9A D/用到的其他辐射影响因子&/'在不同试验中是有差异的)不过"这个差异贡献极小"将其忽略)由于><C和N24;试验中的气溶胶光学特征没有发生变化)@9A D><C!N24;2/也可以用来表示>:/<;C效应)由于O2&试验相对于N24;试验添加了人为气溶胶的辐射效应)@9A D O2&!N24;2/不仅有半直接效应"还有气溶胶光学特征变化&人为气溶胶辐射效应'带来的影响)与之类似"由>/:<;C效应引起的云光学厚度&A3/0&I$#=,23 M;$#""A I M'的变化也可能对@9?D,/产生影响) !$人为气溶胶的辐射效应图!展示了只考虑辐射效应情况下的人为气溶胶的B O D*E O D和相应的调整&B O D!E O D')需要注意"O2&试验中不考虑>:/<;C效应)因此"!7,O8!%,史湘军"等!基于A HE F ,强迫模拟分析人为气溶胶的气候效应&二'+++诊断方法在分类评估中的重要性表#$辐射相关的诊断分析变量>2*3;)#U =4#/J 12&=2#=/-!1;3;K2-#K21=2*3;42-23CT ;&=-#"=44#0&C名称变量描述D @L >2,/真实大气情况下"即考虑气溶胶&2'*云&,'和其他辐射传输相关因子&/'时"辐射模块诊断得出的大气顶&>I ?'短波辐射通量D @L >2/除去云&,'"只考虑气溶胶&2'和其他辐射传输相关因子&/'情况下"诊断得出的>I ?短波辐射通量D @L >,/除去气溶胶&2'"只考虑云&,'和其他辐射传输相关因子&/'情况下"诊断得出的>I ?短波辐射通量D @L >/除去气溶胶&2'和云&,'"仅考虑其他辐射传输相关因子&/'情况下诊断得出的>I ?短波辐射通量@9A D 2/云短波辐射强迫"@9A D 2/0D @L >2,/3D @L >2/@9A D /类似于@9A D 2/"但是排除了气溶胶的影响&气溶胶自身光学特征对辐射传输的瞬时影响'"@9A D /0D @L >,/3D @L >/@9?D ,/有云情况下诊断得出的气溶胶短波辐射强迫"@9?D ,/0D @L >2,/3D @L >,/@9?D /无云情况下诊断得出的气溶胶短波辐射强迫"@9?D /0D @L >2/3D @L >/@9?A D /气溶胶和云两者总的短波辐射强迫"@9?A D /0D @L >2,/3D @L >/@9A D &2气溶胶对诊断云短波辐射强迫的影响&云光学特征实际上没有发生改变'"@9A D &20@9A D 2/3@9A D /0&D @L >2,/3D @L >2/'3&D @L >,/3D @L >/'0D @L >2,/3D @L >2/3D @L >,/5D @L >/@9?D &,云对诊断气溶胶短波辐射强迫的影响&气溶胶光学特征实际上没有发生改变'"@9?D &,0@9?D ,/3@9?D /0&D @L >2,/3D @L >,/'3&D @L >2/3D @L >/'0D @L >2,/3D @L >,/3D @L >2/5D @L >/0D @L >2,/3D @L >2/3D @L >,/5D @L >/0@9A D&2图!#多年平均有云&2"*",'及无云&&";"J '&B O D (单位!91<3!"2"&'*瞬时辐射强迫&E O D (单位!91<3!"*";'及相对应的调整&B O D !E O D (单位!91<3!","J '&右上角为全球平均值'D =5+!#?--023<;2-2-#"1/$/5;-=,2;1/4/3&2"*",':"/3;!4(C 2-&&&";"J ',3;21!4(C &2"&';J J ;,#=K;12&=2#=K;J /1,=-5&B O D "0-=#!91<3!'"&*";'=-4#2-#2-;/0412&=2#=K;J /1,=-5&E O D "0-=#!91<3!'2-&&,"J '2&.04#<;-#4&B O D !E O D "0-=#!91<3!'&53/*23<;2-K230;421;4"/:-=-#";0$$;11=5"#,/1-;1'这条途径仅代表半直接效应)有云情况下"全球平均的B O D 为3"*)&91<3!"具有降温作用)全球平均的E O D 为3"*%&91<3!"其降温作用明显强于B O D )B O D !E O D 表示由人为气溶胶辐射效应引起的快速调整"即!7/O 8和!7,O 8)B O D !E O D 全球平均值为"*!"91<3!"在很大程度上抵消了人为气溶胶辐射效应的降温作用)无云情况下的EO D &,3;21!4(C E O D "E O D A '的全球平均值为3"*+%91<3!"远高于E O D )这表明云的存在很大程度上削弱气溶胶的降温作用)无云情况下的B O D &B O D A '的全球平均值&3"*+$91<3!'和空间分布都与E O D A 十分接近)通过对比B O D !E O D 和B O D A !E O D A &!7/O 8'"不难发现气溶胶辐射效应引起的快速调整主要来源于半直接效应&!7,O 8')E O D 的均方差为%%,##!"!"年+月#第$%卷#第$期"*")91<3!"远小于B O D 的"*)!91<3!和快速调整的"*)%91<3!)这表明"描述瞬时响应的E O D 基本上仅由人为气溶胶决定"具有很高的可信度)然而"由于大气对气溶胶强迫的响应过程的复杂性"模式模拟得出B O D 和快速调整就具有了较大的不确定性)图%#从N 24;试验到O 2&试验云辐射强迫&@9A D 2/(单位!91<3!"2'和无气溶胶影响情况下云辐射强迫&@9A D /(单位!91<3!"*'的变化(N 24;试验&,'和O 2&试验&&'模拟的气溶胶对云辐射强迫的影响&@9A D &2(单位!91<3!'以及两者的差值&;'&右上角为全球平均值'D =5+%#&2'A "2-5;4&O 2&!N 24;'=-4"/1#:2K;,3/0&J /1,=-5&@9A D 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大气气溶胶的来源及其对气候变化的影响气溶胶是指在空气中悬浮存在的微小颗粒物质，包括固态和液态物质。

它们具有多种来源，对气候变化产生重要影响。

一、自然来源自然的气象和地质过程是大气气溶胶的主要来源之一。

火山喷发会释放大量的气体和气溶胶，其中包括二氧化硫、微小气溶胶颗粒和硫酸盐等。

这些气溶胶颗粒会散布到大气中，遮挡太阳辐射，导致地球表面温度下降，引发全球性的气候变化。

此外，植物和海洋也是自然气溶胶的重要来源。

树木释放挥发性有机物质，如萜烯和萜烯醇，形成植物胶体气溶胶。

这些气溶胶可以作为云凝结核，影响云的发展和云的辐射特性。

海洋表面的气溶胶主要来自海洋生物活动和海浪的破碎过程。

这些气溶胶颗粒可以在大气中持续时间较长，影响云的形成和降水过程。

二、人为来源人为活动造成的气溶胶排放是当前大气污染的主要原因之一。

工业生产、交通运输、能源消耗和农业活动都会释放大量的气溶胶。

燃煤是重要的气溶胶来源，其中包括二氧化硫、氮氧化物和颗粒物。

这些气溶胶会对大气的成分和物理特性产生显著影响，改变大气透明度和能量平衡，进而影响气候。

除此之外，人为源气溶胶也与气候变化紧密相关。

温室气体的增加会导致地球表面温度升高，从而影响气溶胶的形成和分布。

例如，大气中的气溶胶颗粒对太阳辐射有反射和散射作用，可以冷却地球表面。

然而，温室气体的增加会产生温室效应，抵消了气溶胶的冷却效应，导致地球变暖。

三、气溶胶对气候变化的影响气溶胶通过改变大气的物理和化学特性，对气候变化产生重要影响。

首先，气溶胶的反照率和散射特性会改变大气光学性质，影响太阳辐射的进入和散射。

这些过程会改变大气温度、湿度和大气环流模式，进而影响气候的变化。

其次，气溶胶直接或间接地与云的形成和性质有关。

一方面，气溶胶颗粒可以作为云凝结核，促进云的生成。

云覆盖会减少地球表面的太阳辐射，降低地面温度。

另一方面，云中的气溶胶会改变云滴的大小和分布，进而影响云的凝结和降水过程。

此外，气溶胶还可能通过影响降水量和模式改变大气和地表之间的能量平衡。

对ipcc第五次评估报告气溶胶-云对气候变化影响与响应结论的解读1. 引言1.1 概述气溶胶-云相互作用是当前全球气候变化研究中的重要课题之一。

随着人类活动的不断增加，例如工业排放、交通尾气以及农业活动等，大量的气溶胶排放进入大气中。

这些气溶胶颗粒可通过各种方式与水汽结合形成云，从而对地球的辐射平衡和大气能量分配产生显著影响。

1.2 文章结构本文将首先介绍气溶胶的定义和来源，包括自然来源和人为源排放等。

接着，我们将深入探讨气溶胶对云形成和演变过程的影响，以及其在辐射平衡方面所扮演的角色。

随后，我们将对IPCC第五次评估报告中关于气溶胶-云对气候变化影响的结论进行概述，并分析其中涉及到的观察结果、模型研究证据及其存在的不确定性。

此外，本文还将评估气溶胶-云效应对全球变暖潜力和适应策略的影响。

最后，我们将提出一些响应措施与政策建议，包括减少人为源气溶胶排放、改善空气质量和加强观测网络以及模型研究等方面。

1.3 目的本文的目的是对IPCC第五次评估报告中关于气溶胶-云对气候变化影响与响应结论进行解读，并总结其中的重要发现和不确定性。

通过深入分析相关研究结果，我们希望能够为进一步认识气溶胶-云效应提供科学依据，同时为制定相应的减缓和适应气候变化的政策建议做出贡献。

2. 气溶胶-云对气候变化的影响2.1 气溶胶的定义和来源气溶胶是指固体或液体微粒悬浮于大气中的细小颗粒物质。

它们可以来自自然源，如火山喷发、海洋风尘等，也可以来自人为活动，如工业排放、交通运输等。

2.2 气溶胶对云的形成和演变过程的影响气溶胶在云形成和演变过程中起到重要作用。

首先，气溶胶可以提供云凝结核，促使水蒸气在大气中凝结成水滴。

其次，气溶胶对云的冷却效应以及影响云颗粒大小和数量等因素，会改变云的光学特性和雨滴分布情况。

另外，高浓度的气溶胶可能导致云中颗粒物增多，从而改变降水模式。

2.3 气溶胶-云辐射相互作用及对地球能量平衡的影响由于气溶胶对太阳辐射具有散射和吸收作用，在大气中形成云时，气溶胶会改变太阳辐射的反射和吸收模式，从而影响地球能量平衡。

计算气溶胶单次散射反照率
气溶胶单次散射反照率是通过分析气溶胶颗粒在辐射作用下的反射特性来测量大气中气溶胶含量的重要指标。

散射反照率是指当它们在太阳辐射作用下被光复制并反射进入大气空间测量得到的相关数据。

气溶胶单次散射反照率的计算有多种方法，但是普遍采用的是Mie散射理论，即颗粒通过周期性变化而造成的散射现象。

由此可以得出气溶胶单次散射反照率及其相关物理性质，这些物理性质会因空间的不同而有所变化，用来表示单次散射反照率的范围是0.25-1.00，其中0.25表示有极度净空效应，而1.00表示有极强的气体反照率。

气溶胶单次散射反照率通常用来描述地表散射特性，这些特性不仅受气溶胶含量、湿度、和温度的影响，还受地表植被覆膜的影响。

据统计，在大气环境中，气溶胶单次散射反照率的最高点通常出现在5μm~10μm的粒子直径范围之内，而分布在200nm~500nm直径范围内的粒子散射反照率通常最低，相当于地表净空效应的最弱值。

气溶胶单次散射反照率的测量技术目前仍处于较低水平水准，但这不妨碍它在地理空间信息技术中以及其他研究领域具有广泛而精确的应用，如大气环境监测、植被覆膜识别、中继覆盖分析等。

因此，在能源节约，植物生长，气象研究等各种应用中，对气溶胶单次散射反照率的准确测量和评估就显得尤为重要。

气溶胶科技名词定义中文名称：气溶胶英文名称：aerosol定义1：悬浮在大气中的固态粒子或液态小滴物质的统称。

应用学科：大气科学（一级学科）；大气物理学（二级学科）定义2：悬浮在大气中的固态粒子或液态小滴物质的统称。

应用学科：海洋科技（一级学科）；海洋科学（二级学科）；海洋气象学（三级学科）定义3：空气中的液态或固态微粒悬浮物。

应用学科：生态学（一级学科）；全球生态学（二级学科）以上内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布气溶胶成品气溶胶是液态或固态微粒在空气中的悬浮体系。

它们能作为水滴和冰晶的凝结核（见大气凝结核、大气冰核）、太阳辐射的吸收体和散射体，并参与各种化学循环，是大气的重要组成部分。

雾、烟、霾、轻雾（霭）、微尘和烟雾等，都是天然的或人为的原因造成的大气气溶胶。

目录编辑本段一般说来，半径小于1微米的粒子，大都是由气体到微粒的成核、凝结、凝聚等过程所生成；而较大的粒子，则是由固体和液体的破裂等机械过程所形成。

它们在结构上可以是均相的，也可以是多相的。

已生成的气溶胶在大气中仍然有可能再参加大气的化学反应或物理过程。

液体气溶胶微粒一般呈球形，固体微粒则形状不规则，其半径一般为10-3～102微米。

粒径在10-1～101微米的气溶胶在大气光学、大气辐射、大气化学、大气污染和云物理学等方面具有重要作用。

小粒径气溶胶的浓度受凝聚作用所限制，而大粒子的浓度则受沉降作用所限制。

微粒在大气中沉降的过程中，受的阻力和重力的作用达到平衡时，各种粒子的沉降速度不同。

编辑本段消除气溶胶的消除，主要靠大气的降水、小粒子间的碰并、凝聚、聚合和沉降过程。

气溶胶仪器编辑本段特性科学发明莱尔·达维·古德休美国气溶胶：凡分散介质为气体的胶体物系成为气溶胶。

它们的粒子大小约在100~10000纳米之间，属于粗分散物系。

气溶胶粒子是悬浮在大气中的多种固体微粒和液体微小颗直接喷射性气溶胶仪器粒，有的来源于自然界，如火山喷发的烟尘、被风吹起的土壤微粒、海水飞溅扬入大气后而被蒸发的盐粒、细菌、微生物、植物的抱子花粉、流星自然产生的气溶胶天然气溶胶：云、雾、霭、烟、海盐等。

沙尘气溶胶的传输和气候效应的观测研究沙尘气溶胶的传输和气候效应的观测研究引言：沙尘气溶胶是指由风吹拂旱涸地区的沙尘颗粒物质和大气中的尘埃等微粒组成的悬浮物，对于区域气候和环境影响巨大。

本文将探讨沙尘气溶胶传输与气候效应的观测研究，以期深入了解这一现象对地球大气环境的影响。

一、沙尘气溶胶的传输机制：沙尘气溶胶的传输主要通过大气层中的垂直运动和水平运动来实现。

垂直运动包括对流、辐合、辐散等，这些运动会将沙尘气溶胶从地表升至高空。

水平运动则是指风场的作用，风将沙尘气溶胶从源地输送至远离源地的地区。

传输过程中，沙尘气溶胶可能会与大气中的水汽、气溶胶等相互作用，进一步影响其浓度和分布。

二、沙尘气溶胶的观测方法：为了更好地了解沙尘气溶胶的特性和变化趋势，科学家们开展了各种观测方法。

常见的观测手段包括地面观测、遥感观测和飞机观测等。

地面观测通过设立气溶胶观测站点，使用颗粒物采样器和气溶胶光学仪器等装置来获取沙尘气溶胶的浓度、粒径分布等信息。

遥感观测则利用卫星、雷达等遥感技术，通过测量沙尘气溶胶对辐射的散射和吸收等特性，获取其空间分布和时变特征。

飞机观测则是利用飞机进行空中采样，以获取更为精细的沙尘气溶胶数据。

三、沙尘气溶胶的气候效应：沙尘气溶胶对气候有着重要的影响。

首先，沙尘气溶胶可以直接散射和吸收太阳辐射，减弱地表的日照强度，降低地表温度。

其次，沙尘气溶胶作为云凝结核，能够影响云的形成和演化过程，改变云的微物理性质和辐射传输特性。

再次，沙尘气溶胶的沉降还会对陆地和海洋的生物圈产生直接影响，改变土壤养分的分布和海洋生态系统的结构。

四、沙尘气溶胶的区域差异：沙尘气溶胶的区域差异主要受到地理位置、气候条件和人类活动等因素的影响。

例如，我国西北地区的沙尘气溶胶主要来源于干旱地区的沙漠飞沙，而东南亚地区的沙尘气溶胶则主要受到农田灌溉和城市工业排放的影响。

不同区域的沙尘气溶胶特性和气候效应也有所不同，因此在观测研究中需充分考虑这些因素。