青藏高原黑碳气溶胶的来源及对雪冰反照率影响的数值模拟研究

The results based on the observations show that the concentration of black carbon in the snow and ice are markedly increased in recent decades over the Tibetan Plateau, which may lead to change the snow and ice surface albedo and then accelerate glaciers melt and shorten snow cover duration. This porject will calibrate and improve the simulation performance of Snow–Ice–Aerosol–Radiative model SNICAR and regional climate- atmospheric chemistry model WRF-Chem, and then couple the two models together. We plan to quantitatively evaluate the origin and transport process of black carbon over the Tibetan Plateau through different sensitivity experiments, especially the contributions of trans-boundary transport of anthropogenic black carbon from South. Then, we calculate the dry and wet deposition of black carbon from different sources on snow and ice and quantitatively assess its impact on surface albedo and radiative forcing effect. This study will provide a useful method for investigating the process and mechanism of black carbon’s impacting on snow and ice melt.

近几十年的观测事实表明，青藏高原雪冰中黑碳含量呈现明显上升趋势，增加的黑碳会引起雪冰表面反照率的变化，对积雪的提前消融和冰川快速退缩有重要影响。本研究基于青藏高原大气污染与冰冻圈变化APCC(Atmospheric Pollution and Cryospheric Change)监测网络, 及其他站点和格点数据，验证和校正气溶胶-雪冰反照率模型SNICAR 和区域气候-大气化学模式WRF-Chem，减少了模式在高原上的不确定性。并将SNICAR模型耦合到WRF-Chem模式中。通过不同敏感性试验分析，定量评估高原周边不同区域不同排放（人为和自然）源对青藏高原黑碳空间分布的影响，并分析其传输机制，特别是南亚人为排放源黑碳的跨境传输；分析雪冰中不同来源黑碳的干、湿沉降通量，定量评估其对雪冰表面反照率的影响和辐射强迫效应，为进一步揭示黑碳对青藏高原雪冰消融影响的过程和机理提供新的有效方法。

近几十年的观测事实表明，青藏高原雪冰中黑碳含量呈现明显上升趋势，增加的黑碳会引起雪冰表面反照率的变化，对积雪的提前消融和冰川快速退缩有重要影响。本研究基于青藏高原大气污染与冰冻圈变化APCC(Atmospheric Pollution and Cryospheric Change)监测网的黑碳浓度和积雪属性数据，验证和校正WRF-Chem模式和SNICAR模块，减少了高原上数值模拟研究的不确定性。通过不同敏感性试验分析，定量评估不同地区不同排放（人为和自然）源在不同季节对青藏高原黑碳分布的影响，并从气候动力学的角度分析青藏高原周围区域黑碳溶胶传输过程和机制，特别是南亚人为排放源黑碳的跨境传输。为政府决策、环境外交和气候谈判提供参考数据。而且，通过不同敏感性试验分析，分别计算不同来源（不同区域、自然源和人为源）黑碳在雪冰中的干、湿沉降通量，量化其引起的雪冰表面反照率变化和辐射强迫效应，以及对冰川消融的影响，为科学评估人类活动对青藏高原雪冰消融的影响程度和作用机理提供依据。