人为气溶胶强迫对东亚夏季风影响的模拟研究

来源 :南京信息工程大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:liongliong563
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利用一个气溶胶-气候在线模式BCC_AGCM2.0.1_CUACE/Aero研究了全球、东亚以及东亚之外人为气溶胶排放总的效应对东亚夏季风系统的影响以及东亚夏季风系统对1850-2000年不同类型人为气溶胶(硫酸盐、黑碳和有机碳)排放增加的平衡态响应。  结果显示:(1)1850年至2000年人为气溶胶排放增加造成东亚季风区夏季大气顶和地表全天平均净短波辐射通量分别减少了4.8W m-2和5.0W m-2。辐射通量的变化及其引起的热传输、水汽传输、云量等的变化共同造成了东亚季风区夏季地表冷却。总的人为气溶胶排放增加造成东亚季风区夏季平均地表温度降低了2.1K,表面气压升高了0.4hPa,其中东亚之外的气溶胶排放变化对两者变化的贡献更大。陆地上表面温度和气压的变化明显高于海洋上,从而减弱了海陆温压差对比,造成夏季中国东部、南部以及周围海域出现明显的北风和东北风距平,进而减弱了东亚夏季风,造成东亚季风区夏季平均降水减少12%。我们的结果显示,东亚外气溶胶变化明显加剧了局地气溶胶变化对东亚夏季风的减弱。二者对季风环流减弱的贡献程度相当,个别区域贡献甚至更大。局地和非局地气溶胶变化对洋面上降水减少的贡献相当,但却造成了中国东部降水相反的变化。本文的结果强调了非局地气溶胶变化在人为气溶胶变化对东亚季风系统影响中的重要性。  (2)不同种类人为气溶胶通过改变局地海陆表面热力对比和大气环流对东亚夏季风产生显著不同的影响。硫酸盐气溶胶排放增加造成海陆之间表面温压差减小和东亚副热带急流南移,中国东部及其周围海域出现明显的北风距平,明显减弱了东亚夏季风。然而,有机碳气溶胶增加造成30°N以北的洋面上明显降温,形成一个高压距平中心,导致海陆之间表面热力性质差异略有增加,且高压西部出现明显的南风距平,从而增强了东亚北部夏季风;而中国南部海陆之间表面热力性质差异减小,并出现北风距平,从而减弱了东亚南部夏季风。黑碳气溶胶增加对东亚夏季850hPa风场和降水影响的分布和有机碳气溶胶的影响大体一致。黑碳气溶胶增加造成35°N以北东亚夏季风增强,而在35°N以南区域东亚夏季风略有减弱。两种散射性气溶胶增加造成东亚季风区夏季平均降水分别减少了0.72mm day-1和0.04mm day-1,而黑碳气溶胶增加却导致平均降水增加了0.07mm day-1。我们还发现,显著增加黑碳气溶胶的排放并不改变模拟的东亚夏季风对黑碳气溶胶的响应,仅增强了其对季风影响信号的强度。总体来说,硫酸盐气溶胶的增加对东亚夏季风系统的减弱起了主要作用,而有机碳和黑碳气溶胶的增加在一定程度上减缓了东亚北部夏季风的减弱程度。
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