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成天濤教授課題組在華東地區氣溶膠與輻射的相互作用領域取得最新進展
發布時間: 2020-07-09

大氣氣溶膠通過直接和間接效應對全球輻射産生影響,氣溶膠與輻射的相互作用具有重要的科學意義。IPCC第三次評估報告指出,在衆多的輻射變化影響因子中,最不確定和亟待深入認識的是氣溶膠的輻射強迫作用,其不確定性來源主要在于決定輻射的重要物理參數,其中包括氣溶膠空間分布,氣溶膠光學厚度(AOD),氣溶膠單次散射反照率(SSA)、不對稱因子(asymmetry Parameter)、Angstrom指數以及地表反照率等,而如何准確獲取氣溶膠三維分布和物理光學參數是目前研究的一個熱點和難點問題。

复旦大学大气科學研究院成天涛教授课题组与上海市气象局贺千山研究员团队合作,着眼于华东地区气溶胶光学特征及与辐射的相互作用这一科学问题,开展了一系列的科學研究。本研究利用一系列卫星产品MODISCERES)和再分析資料(MERRA-2ERA-Interim, NCEP),将气溶胶光学参数及三维空间分布输入辐射传输模式,建立格点化气溶胶直接辐射强迫的估算方法,通过与多站点地面辐射通量验证,该方法具有高精度的优势。研究首次给出了华东地区气溶胶直接辐射强迫的时空变化趋势,揭示了经济高速发展下气溶胶爆发式增长对辐射的长期效应。 基于此方法,研究团队又建立了华东地区2000-2016年地面輻射(SSR)、氣溶膠光學參數(AODSSA)數據集,研究表明AOD主導了過去十幾年地面輻射的變化,但當氣溶膠增多時,SSA對地面輻射的影響同樣重要。最後研究指出,氣溶膠導致的地面輻射降低對華東地區農作物産量有著不可忽視的影響,以水稻爲例,氣溶膠排放量大的地區正好對應水稻産量豐富的地區,尤其是江蘇、安徽等省份,氣溶膠汙染能導致水稻減産量約爲6%

以上成果分別以“Retrieval of gridded aerosol direct radiative forcing based on multiplatform datasets”爲題發表于《Atmospheric Measurement Techniques》期刊,以及“Spatiotemporal changes of surface solar radiation: Implication for air pollution and rice yield in East China”爲題發表在《Science of the Total Environment》期刊上。

1: 反演辐射强迫计算中关键气溶胶光学参数(ASY)示意圖

2:(a)氣溶膠導致的地面輻射降低量(這裏顯示的是絕對值單位:%),(b)因氣溶膠導致的水稻減産量(單位:%

參考文獻:

Wang, Y., Lyu, R., Xie, X., Meng, Z., Huang, M., Wu, J., Mu, H., Yu, Q., He, Q., Cheng, T. (2020). Retrieval of Gridded Aerosol Direct Radiative Forcing Based on Multiplatform Datasets, Atmospheric Measurement Techniques, 13, 575-592.

Wang, Y., Meng, Z., Lyu, R., Huang, G., He, Q., Cheng, T. (2020). Decadal changes of surface solar radiation in East China: implication for air pollution and rice yield. Science of the Total Environment, 739, 140361.