青藏高原不同来源碳质气溶胶的辐射效应研究

In recent decades, the continued growth of anthropogenic carbonaceous aerosol emissions had a significant impact on the accelerating climate change, snow melting and retreat of glaciers over the Tibetan Plateau (TP), the third pole of the world. Based on the observation of the rapid growth of carbonaceous aerosol content in the TP ice cores, response to the key scientific issues, how human activities influence the TP and the adaptation strategies which have been paid more attention recently, we will use a state-of-the-science global climate-aerosol model, CESM (Community Earth System Model), equipped with a novel explicit source tagging technique and the newest diagnostic method to estimate aerosol radiative effects (Ghan 2013) to characterize the direct, indirect radiative forcing (RF) and snow albedo RF of carbonaceous aerosol from different source regions and sectors in the TP. Furthermore we will evaluate the radiative effects of carbonaceous aerosol on the TP in the future emission scenarios, especially evaluate the radiative effects of carbonaceous aerosol on the TP from the East and South Asia, which are the two closest to the TP and the largest two anthropogenic emissions regions. The results will provide the scientific guidance and adaptation strategies for potential mitigation actions.

近几十年来，因人为排放而持续增长的碳质气溶胶对加速青藏高原气候变化、积雪融化和冰川退缩产生了重要影响。基于青藏高原冰芯中碳质气溶胶含量快速增长的观测事实，针对人类活动对青藏高原这一为科学界所瞩目的世界第三极地区气候环境变化的影响及未来适应对策这一核心科学问题，本项目拟运用新一代全球气候-气溶胶模式 CESM 及在其中最新发展的一种直接定量化计算气溶胶源−汇关系的源标签方法，同时利用 Ghan (2013) 提出的最新的辐射强迫诊断方法对来自不同源地和源类型的碳质气溶胶在青藏高原产生的直接、间接辐射效应以及雪冰反照率辐射效应进行研究，并进一步对青藏高原在未来碳质气溶胶不同排放情景下的辐射效应进行评估，重点对东亚和南亚这两个最靠近青藏高原且人为排放最大的两个区域排放的碳质气溶胶对青藏高原的影响进行研究，为缓解青藏高原加速的气候变化及减排政策的制定提供科学依据和适应对策。

项目的最初背景立足于青藏高原加速的气候变化现象。在项目的执行过程中，一方面开展针对青藏高原黑碳气溶胶观测与数值模拟的研究，另一方面响应国家冰上丝绸之路的战略，将项目的研究从第三极的青藏高原扩展到地球的第一极地区，也就是北极地区快速增温现象的归因研究。通过对青藏高原东南部一个观测站连续两年（2014-2016）的黑碳观测数据的分析表明：该地区黑碳的平均浓度为 1.5 ug/m3，但存在较大的季节变化，同时通过气溶胶气候模式的源解析技术表明东亚地区和本地排放源是该观测站年平均黑碳气溶胶的主要来源，占50%以上，而在季风季节前期该观测站黑碳的主要来源是南亚地区。通过定量评估不同气候反馈因子对北极增温放大效应的贡献的研究表明：温度递减率反馈因子和地表反照率反馈因子在北极地区呈现加速增温的正反馈效应，且二者对北极增温的贡献在量级上近似相等。相对于热带地区而言，温度递减率反馈因子是所有气候反馈因子中对北极增温放大效应贡献最大的因子，其次是地表反照率反馈因子，再其次是黑体辐射反馈因子。水汽反馈因子也呈现正反馈效应，但相对于热带地区而言，水汽反馈因子不是北极增温放大效应的贡献者。