利用耦合系统BCC_AGCM2.0.1_CAM模拟沙尘气溶胶的辐射强迫与气候效应

【摘要】：本文对国家气候中心第二代大气环流模式BCC_AGCM2.0.1与加拿大气溶胶理化模式CAM所组成的双向耦合模式系统BCC_AGCM2.0.1_CAM的气候态模拟效果进行了初步评估,并用该耦合模式系统模拟研究了沙尘气溶胶的辐射强迫与气候效应。通过与AeroCom中值水平以及AERONET站点资料的对比,耦合模式系统对五种典型种类气溶胶(硫酸盐、黑碳、有机碳、沙尘和海盐)的模拟总体上比较合理,尤其是对硫酸盐、沙尘和海盐的模拟比BCC_AGCM2.0.1原来的月平均气溶胶资料有明显的改进。通过与ERBE、NCEP等观测/再分析资料的对比,耦合模式系统对常规气候态变量全球平均值和分布的模拟体现出了新气溶胶方案的优势。根据耦合模式系统的模拟结果,沙尘气溶胶在大气顶的辐射强迫(调整的辐射强迫,下同)为-0.51W/m2(短波为-0.56W/m2,长波为+0.05W/m2),在地面的辐射强迫为-2.43W/m2(短波为-2.58W/m2,长波为+0.15W/m2)。地表反照率可以影响大气顶短波辐射强迫的大小,甚至能改变其正负值。云的存在可以减小沙尘气溶胶在大气顶和地面的长、短波辐射强迫。相反,沙尘气溶胶的存在对云辐射强迫影响较小。由于自身对辐射通量的影响,沙尘气溶胶可以使地表和对流层温度降低,平流层温度增加,并且通过改变赤道两侧的温差加强(减弱)北半球(南半球)哈德莱环流而减小(增大)北半球(南半球)热带和副热带地区的降水率。沙尘气溶胶还可以减小全球干旱、半干旱地区的面积,并且使我国西北地区、中亚、撒哈拉中部、美国西部等地干旱程度有所减小,但也使印度、非洲东部、中美地峡等地干旱程度有所增加。另外沙尘气溶胶还可以降低干旱、半干旱地区地表风速大小,从而反过来降低自身的排放率。