多尺度综合观测中国区域气溶胶时空分布-论文.pdf

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1、JournalofRemoteSensing遥感学报2014，18(5)多尺度综合观测中国区域气溶胶时空分布顾行发，李正强，李俊，陈洪滨1．中国科学院遥感与数字地球研究所，北京100101；2．国家卫星气象中心，北京100081；3_中国科学院大气物理研究所，北京100029大气气溶胶是悬浮于空气中的微小固体或液体颗粒状物质，其来源多种多样，包括自然源与人工源。气溶胶通过散射与吸收短波和长波辐射改变大气和地表的辐射能量收支，这称为直接气候效应。它还作为水云或冰晶凝结核影响云的形成与发展，带来间接气候效应。此外，落在冰雪地表上的黑碳气溶胶，可以改变地表反照率，并由此改变地表能量

2、收支以致影响气候。因此，摸清气溶胶的时空分布特征并把握气溶胶对气候的影响在气候变化研究中非常重要。国际政府间气候变化专门委员会(IPCC)的气候评估报告中列出了工业化(1750年)以来对气候变化造成影响的各个因素，并说明了目前对于各因素了解的程度。对气溶胶了解的不确定性直接导致了目前对人为气候影响评估的不确定。从区域气候评估的角度来说，各种模式对中国地区气溶胶辐射强迫估计的不一致性非常大，不同模式估计中国东部广大地区辐射强迫时的不确定性比世界平均程度大一个数量级。因此掌握中国气溶胶时空分布特征，并了解它对气候变化的影响，对于提高全球气候变化评估的准确程度有重要科学意义。国家科

3、技部全球变化研究重大科学研究计划项目《多尺度气溶胶综合观测和时空分布规律研究》自2010年启动以来，以降低中国地区气溶胶气候效应评估不确定性的迫切需求为出发点，围绕关键科学问题进行了深入研究，在理论、方法、技术等多方面实现了重点突破，获得了多项研究成果。项目开发了综合性的气溶胶地基观测与处理系统，为获取气溶胶微观特性参数、建立中国气溶胶微观特性模型、验证气溶胶卫星遥感反演、改进中国气溶胶气候效应评估等奠定了重要基础。项目基于地基遥感观测，发展了不破坏大气颗粒物自然存在状态的气溶胶成分遥感观测方法，研究了严重污染时雾／霾转换过程的中间环节，并建立了中间模态的数学模型，为加深对雾

4、霾转换过程、严重雾霾形成机制、雾霾控制机理等的了解提供了一条重要途径。宏观尺度上项目发展了长时间序列和大空间覆盖的气溶胶卫星遥感监测。为了获得更长时间历史序列气溶胶光学厚度产品，项目应用了搭载在NOAA卫星上的AVHRR数据(超过30年)。现有的AVHRR业务产品只对海上的气溶胶光学厚度进行反演，项目开展了利用AVHRR观测对陆地上空气溶胶光学厚度进行反演的研究，得到长时间序列的气溶胶光学特性的变化情况，为气溶胶辐射强迫的研究提供重要依据。在微观和宏观气溶胶时空分布遥感观测的基础上，项目通过耦合气态化学．气溶胶化学的全球大气环流模式，模拟了20世纪中国主要人为气溶胶浓度和直接

5、辐射强迫的年代际变化。结果表明，中国区域大气颗粒污染物自20世纪50年代迅速增长，90年代气溶胶地表浓度已经超过欧美平均水平。东亚地区成为全球人为气溶胶浓度最高、辐射强迫(气候制冷作用)最强的地区之一。虽然自1990年中国实施sO减排措施后，基本抑制了硫化物排放增长，但硝酸盐和含碳类气溶胶的持续增长仍使中国气溶胶辐射强迫保持在较高水平。此外，项目首次围绕京津唐地区开展了气溶胶大型综合观测实验，获取了天、空、地一体化的高精度多参数气溶胶综合观测数据，为气溶胶气候效应影响研究，特别是中国北方气溶胶高浓度区域气溶胶对气候和环境的影响研究，提供了基础数据集。这对气溶胶光学和理化特性，

6、及其与经济建设发展和区域气候效应的相关性等方面研究具有十分重要的科学价值和支撑作用，部分重要成果以“灰霾遥感”专栏的形式发表在《遥感学报)2013年第4期。