中国和印度的黑碳气溶胶的气候效应

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1、Science2002Vol297SurabiMenon等中国和印度黑碳气溶胶的气候效应最近几十年，有一种趋势，在中国南方洪水灾害增加而北方干旱增加。并且中国和印度在世界正在变暖的时候正在缓慢降温。我们使用了一个全球气候模型发现这些趋势可能是气溶胶的贡献。我们发现如果大气气溶胶中包换了大量吸收性的黑碳，那么降雨和温度在模型中的变化能够和那些观察到的结果作比较，同观测到的结果有一致性。吸收性的气溶胶加热空气，改变区域大气稳定和垂直运动，并且影响有显著区域气候效应的大尺度的环流和水文循环。中国正在遭受日益增长的沙尘暴威胁，一般归结于土地开垦、过度放牧和森林破坏。从北部中国来的漂浮

2、的灰尘吸附着有毒的污染物，关系到中国、日本、韩国的公共健康，甚至部分气溶胶到达了美国。最近这些灰尘导致中国官方考虑花费数百万人民币在下一个十年中增加森林和绿化带来抵抗沙尘暴。这些措施也许会有部分效果。但是，我们认为观测到的增加的南方洪水和北部干旱的趋势，自从950A.D开似乎的降雨改变，也许有另一个不同寻常的解释：人为造成的吸收性气溶胶改变了区域大气循环并增加了气候改变。如果我们的解释是正确的，减少人为产生的黑碳气溶胶，不仅能让人类健康受益，还能减少洪水和干旱以及沙尘暴的威胁。相似的情况也可以推理到印度和相邻区域例如阿富汗，它们也有类似的问题。大气气溶胶，是细小的空气颗粒悬浮

3、物，主要包括硫酸盐、硝酸盐、炭质（有机碳和黑碳）微粒、海盐和矿灰。黑碳（Blackcarbon）BC是特别需要注意的，因为它吸收阳光，加热空气，并且加剧全球变暖，和其他反射阳光导致全球冷却的气溶胶不同。BC的排放，是煤不完全燃烧、柴油发动机、生物质燃料和野外生物的燃烧导致，在中国和印度非常巨大因为低温房屋常常烧煤和生物质燃料。可以合理的预计认为的气溶胶可能导致中国和印度的气候变化，不仅因为吸收性的BC也因为反射性的气溶胶，例如硫酸盐，减少阳光到达地面所以造成地方性的降温。研究中国和印度数十年来的温度，和世界大多数地方不同，只有微小的变暖；并且在某些季节变得更冷，特别是夏天气溶

4、胶效应最厉害的时候。气溶胶引起的气候效应十分复杂，因为气溶胶能直接影响云的特性，除此之外还影响辐射的特性。这里我们报道气溶胶在中国和印度区域的气候模拟。我们用的是GoddardInstituteForSpaceStudies（GISS）SI200012-layer气候模型，这个明星曾犹豫研究一些强迫全球气候变化的预计原因。Figure1显示了季节性自主的增加的气溶胶光深度Δτaer（0.55μm）被用于我们的气候模型试验。关于中国，我们用Δτaer（0.55μm）来等同于过去在1990年代测量过的τaer（0.75μm）。关于印度和印度洋，Δτaer在我们的试验中从化学搬运模

5、型并吸收卫星测量法。结果辐射强迫在顶端大气和表面为约+6Wm-2和-17Wm-2，各自的，关于印度和印度洋，可以和预计值相比较。我们做两个首要的实验。实验A，我们增加Fig.1中的气溶胶的气溶胶反照率（SSA）=0.85，这是代表印度洋实验（IndianOceanExperimentINDOEX）和在中国的工业区域的量度。我们得出相对“黑”的气溶胶包括一定量的BC，剩下的基本上是硫酸盐。在实验B中，我们移出BC，这样SSA=1；这样气溶胶变“白”。在A和B中，海洋表面温度（seasurfacetemperatureSST），温室气体，和其他强迫力一起被固定在相同的值上作为控制

6、运行，这样气溶胶是唯一的强迫因素。两个实验各运行120年。Figure2A显示模拟的夏天表面空气温度（TS）变化。气溶胶在SSA=0.85使得中国冷0.5到1K（到达地面辐射减少的结果）但是全球大部分地方变暖（因为BC加热了对流层）。因为长时间的模型运行，中国变冷和其他很多遥远的地方变暖是有高度关系的（＞99%），建立在Student’sttest（fig.S2)。在模拟中中国的50年来的变冷比观测到的冷却要大（Fig2B），这个时期是大多数气溶胶增长可能发生的时期。这个在预期中，因为这个模拟没有包括增加的温室气体的影响。中国和印度的BC吸收造成显著的变暖（＞0.5K）在西撒

7、哈拉和西-中加拿大地区，尽管SST是不变的。因为气溶胶在中国和印度区域是不变的，那么这个这个距离上的变暖似乎因为变暖的中国和印度对流层空气，动态驱动到世界其他地方，那里的变暖的对流层可以减少对流和辐射散热表明的冷却。和观测结果一致，中南部美国不会发生这种变暖，那里观测到的变冷趋势被认为是热带太平洋变暖的驱动力。实验B，纯的硫酸盐气溶胶，导致全球变冷（Fig2A），如同预计的一样。但是中国变冷的程度比实验A的要小。这种不同是BC加热空气的结果，因此增加地方的对流，降水和表面冷却，我们接下来要举例说明。硫酸