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硫酸盐气溶胶是2.5亿年前生物大灭绝重要因素 001

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硫酸盐气溶胶是2.5亿年前生物大灭绝重要因素

硫酸盐气溶胶间接效应对中国东部冬季气候的影响

中国科学报

作者：王敏

本报讯（见习记者王敏）距今约2.5亿年的二叠纪末期，地球上发生了最大规模的生命灭绝事件，超过90%的海洋物种及超过70%的陆地物种消失。近日，中国科学技术大学教授沈延安课题组成员李梦涵提出一个新观点——西伯利亚大火成岩省喷发... 详细信息

本报讯（见习记者王敏）距今约2.5亿年的二叠纪末期，地球上发生了最大规模的生命灭绝事件，超过90%的海洋物种及超过70%的陆地物种消失。近日，中国科学技术大学教授沈延安课题组成员李梦涵提出一个新观点——西伯利亚大火成岩省喷发产生的硫酸盐气溶胶在全球范围内扩散和沉降

关键词：二叠纪末期西伯利亚大火成岩省悉尼盆地硫酸盐气溶胶生物大灭绝重要因素

来源： cnki报纸评论

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气象与环境学报 2020年第5期36卷 52-61页

作者：王东东朱彬万绪江中国气象局沈阳大气环境研究所辽宁沈阳110166 南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室江苏南京210044 南京信息工程大学气候与环境变化国际合作联合实验室江苏南京210044 南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心江苏南京210044 南京信息工程大学中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室江苏南京210044 辽宁省人工影响天气办公室辽宁沈阳110166

气溶胶间接效应通过对云的作用来影响气候,其过程复杂且不确定性较大。本研究利用美国国家大气研究中心(NCAR)的公共大气模式CAM5.1,通过改变模式中硫酸盐气溶胶转化为云凝结核数浓度的数量,设计了硫酸盐气溶胶间接效应的敏感性试验,通... 详细信息

气溶胶间接效应通过对云的作用来影响气候,其过程复杂且不确定性较大。本研究利用美国国家大气研究中心(NCAR)的公共大气模式CAM5.1,通过改变模式中硫酸盐气溶胶转化为云凝结核数浓度的数量,设计了硫酸盐气溶胶间接效应的敏感性试验,通过与控制试验对比来研究其间接效应对中国东部地区冬季云、降水和季风强度的影响。结果表明:在东亚地区云凝结核形成过程中,硫酸盐气溶胶占绝对的主导地位。硫酸盐气溶胶间接效应导致中国东部地区冬季云凝结核和云滴数浓度显著增加,海洋和陆地低层的云滴有效半径减小和总云液水路径的增加,导致了云反照率的增加。引起的负辐射强迫使地表和大气降温,海平面气压升高,增加的海陆气压梯度导致中国南方地区东亚冬季风增强,总降水率减少。硫酸盐气溶胶间接效应可能不是东亚冬季风在20世纪80年代中期年际变率减弱的原因。

关键词：硫酸盐气溶胶 CAM5.1模式敏感性试验东亚冬季风

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气候及植被对硫酸盐气溶胶变化的响应

气候及植被对硫酸盐气溶胶变化的响应

作者：石凤内蒙古大学

学位级别：硕士

硫酸盐气溶胶对全球气候以及陆地植被碳循环都有着不可忽视的影响,考虑到近年来社会的高度发展导致硫酸盐排放不断变化,全球气候和植被受到硫酸盐气溶胶的影响越来越深。为深入研究硫酸盐气溶胶排放变化对气候与植被的影响,以及了解植... 详细信息

硫酸盐气溶胶对全球气候以及陆地植被碳循环都有着不可忽视的影响,考虑到近年来社会的高度发展导致硫酸盐排放不断变化,全球气候和植被受到硫酸盐气溶胶的影响越来越深。为深入研究硫酸盐气溶胶排放变化对气候与植被的影响,以及了解植被生产力变化的驱动因素,阐述硫酸盐气溶胶影响气候、陆地植被固碳能力的影响机制。本文通过使用地球系统模式(CESM)模拟不同浓度梯度下的硫酸盐气溶胶前体物二氧化硫(SO2)的变化。分析硫酸盐气溶胶变化对气候以及总初级生产力(GPP)的影响。得出的结论如下:(1)硫酸盐气溶胶的气候效应硫酸盐气溶胶变化与气溶胶光学厚度(AOD)变化呈正相关关系,从硫酸盐气溶胶最大排放的实验emiss2到硫酸盐气溶胶最小排放的实验emiss0,AOD随着硫酸盐气溶胶的增加(减少)而增加(减少),相关系数为0.982。硫酸盐气溶胶可以降低太阳到达地表的太阳辐射均值,太阳辐射均值随其增加(减少)而减少(增加),呈负相关关系,相关系数为-0.979。在中国东部,相关系数为-0.899。硫酸盐气溶胶具有降低地表温度均值的效应,平均温度随其增加(减少)而降低(升高),为负相关关系,相关系数为-0.712。在中国东部,相关系数为-0.965,与全球平均温度相比,中国东部平均温度变化的不确定性较小。硫酸盐气溶胶还能充当云凝结核,具有增加全球总云量均值的作用,总云量均值随其增加(降低)而增多(减少),呈正相关关系,相关系数为0.914。硫酸盐气溶胶对全球平均降水表现为促进的作用,相关系数为0.793。但在一定条件下硫酸盐气溶胶增加会抑制本地—中国东部的降水均值,中国东部地区的平均降水随其增加(减少)而降低(增多),呈负相关关系,相关系数为-0.916。同时硫酸盐气溶胶能减少地表蒸发,导致土壤含水量的增加,土壤含水量均值总体变化随其增加(减少)而增多(下降),呈正相关关系,相关系数为0.882。(2)硫酸盐气溶胶对GPP的影响GPP随硫酸盐气溶胶的增多(减少)而减少(增加),呈负相关关系,相关系数为-0.892。在中国东部,相关系数为-0.941。无论是本地响应还是全球响应,硫酸盐对GPP影响均表现为抑制作用,但这种抑制作用有较小的不确定性。从季节上看,春季和夏季的GPP变化较大,当排放增加到一定程度的时北半球春季与夏季的GPP也表现出降低。总之,硫酸盐具有降低陆地GPP的作用。(3)中国东部植被生产力变化的归因辐射、降水和温度这三个因素均会影响GPP,并且都与GPP呈正相关关系。经模型分析可知,辐射解释了GPP方差变化的5.41%,降水解释了GPP方差变化的25.06%,而温度解释了GPP方差变化的69.53%。温度变化是中国东部地区GPP变异的主导因子,其次是降水与太阳辐射。本文研究结论对我国碳达峰和碳中和目标的实现具有重要的科学意义,同时也为应对未来气候变化采取的措施提供了科学依据。

关键词：硫酸盐气溶胶 CESM 气候效应 GPP

上海地区对流层低层臭氧及硫酸盐气溶胶时空分布特征研究

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环境科学学报 2018年第6期38卷 2214-2222页

作者：刘湾湾刘琼陈勇航姚一丰李莉王红丽徐健王海林东华大学环境科学与工程学院上海201620 上海市环境科学研究院上海200233 国家环境保护城市大气复合污染成因与防治重点实验室上海200233

基于Aura/OMI卫星资料,分析了上海地区2007—2016年近十年对流层低层O_3浓度(0~3 km)、SO_2柱浓度和硫酸盐气溶胶光学厚度(0~2 km)时空演变特征.结果表明,近十年来上海地区臭氧浓度总体呈现上升的趋势,最低值在2008年,为31.57μg·m^(-... 详细信息

基于Aura/OMI卫星资料,分析了上海地区2007—2016年近十年对流层低层O_3浓度(0~3 km)、SO_2柱浓度和硫酸盐气溶胶光学厚度(0~2 km)时空演变特征.结果表明,近十年来上海地区臭氧浓度总体呈现上升的趋势,最低值在2008年,为31.57μg·m^(-3),最高值在2016年,浓度为40.72μg·m^(-3);O_3季节变化明显,夏季高、春秋次之、冬季低.十年来,硫酸盐气溶胶污染先减少后增加,2007年硫酸盐气溶胶(AOD=0.81)污染最为严重,占近十年硫酸盐气溶胶发生频率的16.41%,2010年污染最轻(AOD=0.68),比2007年下降了16.12%,且硫酸盐气溶胶污染频率为7.68%,但在2013年以后,硫酸盐气溶胶污染又出现增长趋势;污染季节特征与O_3相同,这主要是因为夏季阳光充足有利于大气光化学反应的进行,从而使O_3和硫酸盐气溶胶等光化学产物的浓度升高.SO_2浓度在2007—2014年总体呈现下降的变化趋势,且下降趋势明显,最低值(2014年)比最高值(2007年)降低了52.76%,但在2014年后SO_2浓度略有反弹;SO_2污染主要集中在冬季.

关键词： O3 硫酸盐气溶胶 SO2 空间变化时间变化

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中国硫酸盐气溶胶直接辐射效应数值模拟

环境科学学报 2016年第5期36卷 1524-1529页

作者：李本纲张宇崔司宇雷瑞雪古陈王晓利李玮北京大学城市与环境学院地表过程分析与模拟教育部重点实验室北京100871

硫酸盐气溶胶对地球系统能量收支平衡和全球气候变化有重要影响.本研究基于中国2007年二氧化硫排放清单,应用Can METOP、OPAC和SBDART模型,对中国硫酸盐气溶胶直接辐射效应及其空间分布和时间变化进行分析.结果表明,2007年中国硫酸盐气... 详细信息

硫酸盐气溶胶对地球系统能量收支平衡和全球气候变化有重要影响.本研究基于中国2007年二氧化硫排放清单,应用Can METOP、OPAC和SBDART模型,对中国硫酸盐气溶胶直接辐射效应及其空间分布和时间变化进行分析.结果表明,2007年中国硫酸盐气溶胶直接辐射效应全年波动范围在-9.1~0.0008 W·m^(-2)之间,全国年均值为-1.372 W·m^(-2),低于全球均值(-0.35 W·m^(-2)),其中华东地区最强为-5.017 W·m^(-2),西北地区最弱仅为-0.22 W·m^(-2),该空间分布主要受SO_2排放的空间差异及西风导致的向东溢出效应影响.同时,除华南之外的绝大多数地区夏季辐射效应最强、冬季最弱,这主要由SO_2向硫酸盐的转化率及相对湿度的季节差异决定.本研究有助于了解中国硫酸盐气溶胶及其气候效应的时空差异,对评估硫酸盐气溶胶的气候效应有重要意义.

关键词：硫酸盐气溶胶直接辐射效应光学参数中国

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硫酸盐气溶胶对全球水循环因子的影响

气候变化研究进展 2009年第1期5卷 44-49页

作者：吴蓬萍刘煜中国气象科学研究院北京100081

利用卫星资料进一步检验了CAM3.0模式对云的模拟能力,该模式可以较好地再现全球云的分布和季节变化的主要特征。在硫循环过程与辐射和动力过程之间双向耦合的情况下,探讨了硫酸盐气溶胶直接气候效应对水循环过程的影响。模式较好地模拟... 详细信息

利用卫星资料进一步检验了CAM3.0模式对云的模拟能力,该模式可以较好地再现全球云的分布和季节变化的主要特征。在硫循环过程与辐射和动力过程之间双向耦合的情况下,探讨了硫酸盐气溶胶直接气候效应对水循环过程的影响。模式较好地模拟了硫酸盐气溶胶的浓度和分布变化。硫酸盐气溶胶对水循环因子的影响在不同季节和区域是不同的,其中,北半球夏季的影响最大,这是因为北半球夏季硫酸盐浓度最高。纬向平均的云量、降水和水汽的变化形势大部分相似,存在比较密切的联系。

关键词：硫酸盐气溶胶水循环云量降水比湿

硫酸盐和黑碳气溶胶影响南海夏季风爆发的数值模拟研究

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大气科学 2023年第6期47卷 1955-1966页

作者：吴昊宸朱彬房宸蔚周顺武曾刚章炎麟廖宏南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心/气象灾害教育部重点实验室南京210044 南京信息工程大学应用气象学院南京210044 南京信息工程大学环境科学与工程学院/江苏省大气环境监测与污染控制高技术研究重点实验室/江苏省大气环境与装备技术协同创新中心江苏南京210044

硫酸盐气溶胶(SO_4^(2-))和黑碳气溶胶(BC)可以通过散射或吸收太阳辐射改变地气系统能量收支,进而引起局地热力和云过程变化乃至大气环流的调整而影响气候系统。南海夏季风(SCSSM)作为东亚夏季风的子系统之一,与东亚大气环流和降水有着... 详细信息

硫酸盐气溶胶(SO_4^(2-))和黑碳气溶胶(BC)可以通过散射或吸收太阳辐射改变地气系统能量收支,进而引起局地热力和云过程变化乃至大气环流的调整而影响气候系统。南海夏季风(SCSSM)作为东亚夏季风的子系统之一,与东亚大气环流和降水有着重要的相互影响。前人对SO_4^(2-)和BC对东亚副热带季风已有详细研究,但对SO_4^(2-)和BC影响南海夏季风的机制研究较少。本研究利用CESM(The Community Earth System Model)模式CAM5.1模块模拟研究了SO_4^(2-)和BC对南海—华南经向海陆热力差异、中南半岛对流、西太平洋副热带高压(西太副高)断裂以及南海夏季风爆发的影响,重点探讨了气溶胶影响SCSSM爆发的动力和热力机制。模拟试验结果表明,SO_4^(2-)和BC均有利于中南半岛对流层整层大气稳定性增强,引发了中南半岛上空的下沉气流异常,动力上抑制了中南半岛对流,分别使得春末夏初时副高带断裂时间推迟了2候和1候。同时,热力上SO_4^(2-)(BC)又推迟(提前)了春季经向海陆温差逆转时间。综合而言,SO_4^(2-)一致的动力和热力效应使得SCSSM爆发推迟了1候。而BC对SCSSM爆发基本无影响,可能是由于BC相反的动力和热力效应。

关键词：硫酸盐气溶胶黑碳气溶胶南海夏季风中南半岛对流季风爆发

硫酸盐气溶胶第一间接辐射强迫及气候效应的模拟研究

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硫酸盐气溶胶第一间接辐射强迫及气候效应的模拟研究

黑碳和硫酸盐气溶胶对冬季东亚高空急流影响的数值模拟研究

第九届海峡两岸气溶胶技术研讨会暨第二届海峡两岸环境保护...

作者：陈景华银燕陈倩肖辉黄乾南京信息工程大学中国气象局大气物理与大气环境重点开放实验室

利用带有气溶胶与云滴参数化的RegCM3,对东亚地区(主要为中国大陆地区)的硫酸盐柱浓度的空间分布,第一间接效应及其气候效应进行了模拟研究。利用模式对2008年12月009年11月进行了模拟。结果表明,硫酸盐主要分布在我的中东部地区和四川... 详细信息

利用带有气溶胶与云滴参数化的RegCM3,对东亚地区(主要为中国大陆地区)的硫酸盐柱浓度的空间分布,第一间接效应及其气候效应进行了模拟研究。利用模式对2008年12月009年11月进行了模拟。结果表明,硫酸盐主要分布在我的中东部地区和四川盆地,硫酸盐气溶胶的分布区域受到大气环流的影响,因而具有明显的季节变化。受到环流和SO→SO转化机制的影响,硫酸盐浓度在夏季分布最广,浓度最大,最高可达27μg·m。对硫酸盐气溶胶第一间接效应的模拟表明,第一间接效应的辐射强迫为负值,其数值大小,分布范围与硫酸盐柱浓度密切相关。其在对流层顶的年平均辐射强迫为-2.2 W·m,在夏季局部地区可达到-16 W·m。结合控制实验,在加入硫酸盐气溶胶的第一间接效应以后,对地表呈现冷却作用,平均降温为0.12K;对降水表现为抑制作用,全国平均为0.01mm/d。但不同区域对温度和降水的反馈存在差异,分析认为这与云量,液水路径和降水相互作用的有关。

关键词：硫酸盐气溶胶第一间接辐射强迫第一间接气候效应区域气候

来源： cnki会议评论

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黑碳和硫酸盐气溶胶对冬季东亚高空急流影响的数值模拟研究

作者：姚晨雨南京信息工程大学

学位级别：硕士

高空急流是一股强而窄的气流带,主要位于对流层上部或平流层下部,东亚急流包括副热带急流和极锋急流,均冬强夏弱。人类活动影响,东亚气溶胶及其前体物排放增加,首先会引起辐射强迫的变化,可能通过热力、动力过程,引起急流的变化。本文... 详细信息

高空急流是一股强而窄的气流带,主要位于对流层上部或平流层下部,东亚急流包括副热带急流和极锋急流,均冬强夏弱。人类活动影响,东亚气溶胶及其前体物排放增加,首先会引起辐射强迫的变化,可能通过热力、动力过程,引起急流的变化。本文运用通用地球系统模式开展黑碳和硫酸盐对冬季东亚高空急流影响的数值模拟研究,并探究其中的热力、动力机制,及对降水的影响。黑碳在20-42.5°N,100-130°E浓度大幅升高;在黑碳浓度高值区,黑碳吸收太阳短波辐射加热大气中低层(500h Pa以下),降低大气稳定度,在对流层中层引起深对流,30°N以北有强上升运动,降水增多,释放潜热,进一步加热大气。在短波加热和湿过程水汽凝结释放潜热共同作用下,局地大气增温。陆地上黑碳浓度比海洋大,在高原上空,黑碳向上扩散更高,因此在陆地上有较强升温,升温最强位于高原,加大了高原北侧的温度经向梯度,高层极锋急流增强。由于陆地上大气升温,高层陆地上为高压异常,西太平洋上为低压异常,极锋急流位于高压异常的北侧,使得海洋上低压异常增强;副热带急流位于低压异常的北侧,有东风异常,副热带急流减弱。东海位于副热带急流入口区以南,降水减少。硫酸盐在15-35°N,100-130°E浓度大幅升高,硫酸盐直接效应对大气温度的影响很弱;硫酸盐作为云凝结核,使云滴数浓度增多,云滴有效半径减小;同时也会增加云水路径,云量增加,在第一、第二间接效应下,局地为负云短波辐射强迫,大气降温;由于硫酸盐的降温效应,在地表为高压异常,引起环流场调整,在日本南部及西太平洋上有冷空气堆积,在40°N附近减弱了温度经向梯度,高层纬向风减弱,因此副热带急流和极锋急流相互远离。在日本南部,由于副热带急流的南移,降水增多。在硫酸盐和黑碳对冬季东亚高空急流的共同作用中,黑碳在直接效应中起主导作用,大气升温;硫酸盐在间接效应中起主导作用,大气降温;黑碳对大气温度变化起主导作用,局地大气升温。两种气溶胶的共同作用使得副热带急流减弱,极锋急流增强。对比两种气溶胶单独引起的温度、急流等的变化与两种气溶胶共同作用引起的变化,我们可以发现不同种气溶胶的作用是非线性的叠加。

关键词：硫酸盐气溶胶黑碳气溶胶东亚副热带急流极锋急流