人为气溶胶对中国区域降水影响的数值模拟研究

Aerosols could change the radiation balance and participate in the cloud microphysical processes to enhance or suppress the precipitation. The effects of aerosols on precipitation is with large uncertainty. It is of important scientific value and social significance to have a better understanding of the effects of anthropogenic aerosols on precipitation in China under the background of global climate change. This project aims at constructing a regional climate-chemistry coupled modeling system containing the aerosol-cloud-radiation-precipitation processes, gaining the temporal and spatial distribution characteristics of anthropogenic aerosols and precipitation in China, revealing the process and mechanism for anthropogenic aerosols to influence precipitation, estimating relative contributions of different influence mechanisms, quantitatively evaluating the influence degree of anthropogenic aerosol on precipitation in China, and providing a scientific basis for understanding regional climatic effects of anthropogenic aerosols and making reasonable adaptive strategies.

气溶胶可以改变辐射平衡和参与云微物理过程,从而增强或抑制降水，其对降水的影响存在很大不确定性。在全球气候变化的背景下，更好地理解人为气溶胶对中国区域降水的影响具有重要的科学价值和社会意义。本项目旨在建立包含了气溶胶-云-辐射-降水过程的区域气候-化学耦合模式系统，获取中国区域人为气溶胶与降水的时空演变特征，揭示人为气溶胶影响降水的过程和机理，估算不同影响机制的相对贡献，定量评估人为气溶胶对中国区域降水的影响程度，为认识人为气溶胶的区域气候效应和制定合理的适应对策提供科学依据。

气溶胶可以改变辐射平衡和参与云微物理过程,从而增强或抑制降水，其对降水的影响存在很大不确定性。在全球气候变化的背景下，更好地理解人为气溶胶对中国区域降水的影响具有重要的科学价值和社会意义。本项目通过在区域气候模式RegCM4中增加对气溶胶的云反照率效应和云寿命效应的考虑，建立了包含气溶胶-云-辐射-降水过程的区域气候-化学耦合模式系统，获取了中国区域人为气溶胶与降水的时空演变特征，揭示了人为气溶胶影响降水的过程和机理，定量评估了人为气溶胶对中国区域降水的影响程度。研究发现，硫酸盐、硝酸盐、黑碳、有机碳等人为气溶胶主要分布在中国的华北、华东和四川盆地。气溶胶的直接效应使得我国夏季30°N以南的地区降水增加，30°N以北的地区降水减少。整个季风区平均的夏季降水减少，其中对流性降水的减少要强于非对流性降水的减少。气溶胶的综合效应造成中国季风区夏季的气温总体下降和降水总体减少。中国北部地区的降水在弱夏季风年减少更显著，而中国南部地区的降水在强夏季风年减少更显著。这与气溶胶和降水的分布以及气溶胶引起的经向环流变化在强季风年和弱季风年的差异有关。在冬季，气溶胶对短波辐射的散射和吸收以及对云的影响使得中国东部地区净吸收的太阳辐射通量明显减少，导致对流层低层气温明显下降，引起大陆的下沉气流加强，并增强了对流层低层的偏北风。在环流的变化和气溶胶对雨水自动转化影响的共同作用下，中国东部地区总降水量明显减少。其中江淮地区的降水减少最为显著。非对流性降水的减少明显大于对流性降水的减少。