海盐气溶胶起盐机制及气候效应的数值模拟

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海盐气溶胶(SSA)是大气气溶胶的重要组成部分,大气中的海盐气溶胶可通过多种途径对全球或区域气候和大气环境产生影响,因此开展海盐气溶胶起盐机制及其气候效应的研究具有重要的科学意义。本文利用区域气候化学模拟系统(RegCCMS)比较了不同起盐机制的差别,模拟了东亚地区海盐气溶胶时空分布、柱含量和光学厚度,进一步定量确定了海盐气溶胶的直接与间接强迫与气候效应。首先,在RegCCMS中添加了 Mohna(1986)海盐起盐方案、Zhang(2005)海盐吸湿增长方案、Zakey(2008)谱段分段加经验吸湿增长方案、Erickson(1986)经验公式海盐方案,并对不同起盐方案进行了比较。结果表明,四种起盐方案模拟的海盐气溶胶浓度量级与观测值相一致,其中Mohna(1986)、Zakey(2008)、Erickson(1986)的模拟值均低于观测值,Zhang(2005)在考虑海盐气溶胶的吸湿效应后模拟值高于观测值,但与观测值偏差较大。Zakey(2008)的谱段分段加经验吸湿增长方案模拟的海盐气溶胶浓度的归一化平均偏差最小,比较适合于区域气候化学模拟系统中东亚海域海盐气溶胶的模拟。其次,利用RegCCMS模拟了 2006年1、4、7、10月中国地区海盐气溶胶的时空分布。结果表明,东亚海域海盐气溶胶年平均浓度为14.69 μg·m-3,冬季26.27μg·m-3,夏季7.59 μg·m-3。海盐气溶胶高值中心呈现明显的季节变化,冬季高值中心主要在南海,夏季主要在黄海。质量浓度冬季最高,夏季最低,春秋季相差不大。从空间分布来看,海盐气溶胶的浓度从海洋到沿海地区到内陆呈现递减趋势。第三,利用RegCCMS模拟了东亚海域海盐气溶胶的柱含量、光学厚度、直接辐射强迫及气候效应。结果表明,东亚海域海盐气溶胶年平均柱含量为11.78 mg/m2。冬季和春季海盐气溶胶光学厚度明显高于夏秋季节,夏秋季节差异不大。东亚海域光学厚度在南海最高,由南向北递减。海盐气溶胶直接辐射强迫在大气顶达-2.35 W·m-2,冬季-3.40 W·m-2,而夏季为-1.52 W·m-2,东亚海域晴空条件下海盐气溶胶的直接辐射强迫约是全天空条件下的两倍。海盐气溶胶直接气候效应导致沿海陆地和海岛小幅降温,各地降温程度不等。其中台湾在7月和1月降温分别为-0.1094 K和-0.0083 K,沿海陆地在7月和1月降温分别为-0.1330 K和-0.0142 K。最后,利用RegCCMS模拟了东亚海域海盐气溶胶的间接辐射强迫及气候效应。春、秋、冬季的最大辐射强迫大约是-3.5 W·m-2,且这三个季节之间相差不大,但明显高于夏季。东亚海域海盐气溶胶的年平均间接辐射强迫达-0.382 W·m-2,南海海域达-0.872 W·m-2,东海海域达-0.063 W·m2。海盐气溶胶的第一间接效应导致部分地区温度降低0.2K~1K,第二间接效应导致部分地区降温0.04K,降温最高达0.1K。海盐气溶胶的第一间接效应导致部分地区月降水减少0~12mm,第二间接效应导致部分地区月降水减少5~20mm。海盐气溶胶的总间接效应导致部分地区温度降低0.2~1K,导致大部分地区月降水减少5~25mm。第二间接效应导致温度降低幅度远小于第一间接效应,可见降温主要是第一间接效应导致的。第二间接效应导致降水减少量约是第一间接效应的2倍。
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