区域气候-化学-生态耦合模式的发展及其在短寿命大气污染物气候效应研究中的应用

Fine particle and ozone are short time life species with chemical and radiative activity in the atmosphere. It is a frontier research topic to study the chemistry couple mechansism and radiative climate effect based on numerical model. This proposal will develop a regional climate-chemistry-biology model, which includes multiphase chemistry, fine particle-photolysis-ozone ineraction, source and sink of CO2, biogenic emission processes. The model performance will be assessed through data examination and model comparison. The chemistry coupling mechanism, radiaitive effect of ozone and fine particle as well as their effect on monsoon climate will be investigated by use of numerical simulations. The feedback of ozone and fine paticle on climate change will be examined. The project has important scientific significance for understanding the interaction between air pollution and climate change, and has significant practical value in climate change adaption and air pollution control.

细颗粒物和臭氧是大气中重要的同时具有化学和辐射活性的短寿命物种，利用数值模式研究其化学耦合机理和辐射气候效应是当今大气科学的前沿课题。本项目旨在现有区域气候模式的基础上，发展一个包含大气多相化学、细颗粒物-光解率-臭氧相互作用、二氧化碳源汇和输送、生态源排放的区域气候-化学-生态耦合模式，实现对臭氧、细颗粒物和二氧化碳时空分布、相互作用、辐射强迫和气候效应的模拟。通过资料检验和模式比较对耦合模式的性能进行定量评估，采用数值模拟手段弄清臭氧和细颗粒物化学耦合的机理，评估臭氧和细颗粒物的辐射效应及其对东亚季风气候的可能影响，研究气候变化对臭氧和细颗粒物的反馈作用。本项目对于深入认识中国地区空气污染和气候变化的相互作用，科学应对气候变化和合理控制大气污染具有重要的科学意义和应用价值。

细颗粒物和臭氧是大气中重要的同时具有化学和辐射活性的短寿命物种，其对区域气候、大气化学以及生态系统具有重要影响。本项目围绕区域气候-化学-生态耦合模式的发展及其在短寿命大气污染物辐射气候效应研究中的应用展开工作，并取得以下研究成果：.（1）以国际理论物理研究中心 ICTP 的区域气候模式RegCM4 和南京大学的区域大气环境模式RegAEMS为基础，发展了二氧化碳源汇模块、甲烷排放和化学模块、有机氮模块，建立了区域气候-化学-生态耦合模式，实现了对东亚季风气候、细颗粒物和臭氧浓度及气候效应、二氧化碳非均匀分布的合理模拟。.（2）利用区域气候-化学-生态耦合模式，通过数值试验，分析了大气细颗粒物和臭氧对植被碳通量及CO2浓度的影响；确定了中国地区对流层臭氧在大气和地表产生的辐射强迫，评估计了其对气温、降水和环流的影响。揭示了细颗粒物和臭氧与区域气候、生态系统之间复杂的耦合机理。.（3）分析了长三角地区热浪对地面臭氧浓度的影响；通过过程分析方法，评估了不同理化过程对东亚夏季风强弱年近地面臭氧分布差异的影响；通过数值模拟试验，研究了未来不同RCP排放情景下，排放变化、气候变化、区域外输送变化等不同因子对细颗粒物浓度变化的影响及相对贡献。.本项目的实施对于深入认识中国地区空气污染和气候变化的相互作用，科学应对气候变化和合理控制大气污染具有重要的科学意义和应用价值。