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《相对湿度对气溶胶辐射特性和辐射强迫的影响_张立盛.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第60卷第2期气象学报Vol.60,No.22002年4月ACTAMETEOROLOGICASINICAApril2002相对湿度对气溶胶辐射特性和辐射强迫的影响张立盛石广玉(中国科学院大气物理研究所,地球流体力学和数值模拟国家重点实验室,北京,100029)摘要采用已有的气溶胶折射指数等资料,计算了在不同的相对湿度条件下硫酸盐气溶胶的辐射特性。结合两种不同化学输送模式(CTM)的模拟结果及LASGGOALS/AGCM模式,模拟估算了考虑相对湿度影响后全球硫酸盐气溶胶的辐射强迫。结果表明:(1)随着相对湿度的增加,硫酸盐气溶胶的质量消光效率因子在短波波段有所减小,单次散射反照率仅
2、在长波波段有所增加,不对称因子在整个波段均有所增加;(2)用两个CTM资料模拟辐射强迫2的结果相差较大,其全球平均辐射强迫分别为-0.268和-0.816W/m;(3)在考虑相对湿度的影响后,硫酸盐气溶胶辐射强迫的分布类型与相应干粒子的强迫分布类型基本相同,但全球平均的强迫值减少了6%左右。关键词:相对湿度,辐射特性,辐射强迫。[6]Chuang等曾做过有/无云方案的数值试验,得到1引言的辐射强迫要比前几位学者的要小,而且认为当相气溶胶通过其直接和间接效应影响着地气系统对湿度超过99%时,吸湿增长才较显著。但一般来的能量收支。由于它能产生与温室气体大小相当、说,采用平均相对湿度场
3、会导致较小的辐射强迫,这符号相反的辐射强迫,因此,近年来有关气溶胶的研是由于没有考虑相对湿度的时间变化及其非线性效[1]究备受科学界的关注。但是,以往的大多数研究应。如果改进气溶胶辐射特性对相对湿度的依赖[7,8]针对的是干环境条件下气溶胶粒子的辐射强迫,并性,得到的归一化辐射强迫就较大。Haywood没有考虑相对湿度对气溶胶辐射特性的影响。而实[3]和Ramaswamy用GCM的研究显示,当硫酸盐驻际大气并非“干燥”的理想大气,即相对湿度不可能留在近地面时,因为近地面相对湿度较大,硫酸盐粒总是小于50%。因此,考虑相对湿度的变化对吸湿子的吸湿增长较快,辐射强迫也较大。另外一些性
4、气溶胶粒子辐射特性和辐射强迫的影响是十分必GCM的敏感性研究也表明,辐射强迫是相对湿度的要的。[9,10]函数,但对化学成分并不敏感。而不同学者模[2]Charlson等对近年来不同研究中所采用的消拟的云区对全球辐射强迫的的贡献相差还较大,如光系数进行了系统总结,并分析了相对湿度对其的[11][3][9][8]4%,11%,22%,27%等等。[12]影响,结果发现,不同研究所采用的数值间存在着相Haywood等认为,大多数GCM模拟研究都2当大的差异。显然,在确定辐射强迫时,对相对湿度在面积达10000km的网格域上取同样的相对湿度和云的处理显得相当重要,如Haywood和Ra
5、-值,并没有考虑相对湿度的次网格尺度变化,而这种[3][4][5]maswamy,Penner等以及Grant等给出的归变化可能对硫酸盐气溶胶的直接辐射强迫有着重要一化辐射强迫要比其他研究结果高2～3倍。这些的影响。因此,他们认为以往GCM估算的辐射强[13]学者认为,一旦相对湿度超过某一个临界值,整个网迫是系统性偏小的。Ghan和Easter却持不同的[12]格将会被云覆盖,这样,由于强的非线性相对湿度效观点,认为Haywood等考虑次网格尺度相对湿应,模式中云方案的使用将会使辐射强迫增强。度的变化后高估了直接辐射强迫,估算辐射强迫时初稿时间:2000年4月5日;修改稿时间:2
6、000年10月18日。资助课题:中国科学院大气物理研究所创新面上项目841304和国家“九五”重中之重项目96-908-01-06。2期张立盛等:相对湿度对气溶胶辐射特性和辐射强迫的影响231也没有必要考虑次网格尺度相对湿度的变化。因为[18]量基本在60%左右。因此,考虑硫酸盐粒子的气溶胶的吸水特性主要受气溶胶活化和产生云的条这种特性十分必要。件的影响,GCM对辐射强迫的估算偏差并没有那么随着相对湿度的增加,吸湿性和溶解性气溶胶大。如果忽略了活化的气溶胶粒子对辐射强迫的贡粒子的尺度将随之增大。当然,这种增大一方面依献,那么云区的直接辐射强迫将会大大地减小。在赖于大气中水汽的含量
7、,另一方面,它还依赖于气溶某些条件下,即便考虑相对湿度的次网格尺度变化,胶粒子的物理特性和化学成分。在粒子与周围空气估算的辐射强迫要比整个网格取平均相对湿度值时相互作用的过程中,气溶胶粒子将会与水混合,粒子所计算的结果要小。的尺度及其分布、形状以及化学构成均将发生变化,很显然,国际上有关相对湿度对吸湿性硫酸盐从而其折射指数和粒子的众数半径也随之改变,并辐射特性和辐射强迫的影响还存在着一些争议,不引起粒子辐射特性的变化。由于对大多数吸湿性盐确定性也很大。本文从气溶胶最基本的物理和化
