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青藏高原黑碳气溶胶的来源研究取得新进展
发布时间: 2018-03-09 17:11

  黑碳是由化石燃料和生物质不完全燃烧产生,是仅次于CO2的大气升温因子,具有强烈的吸光性。当黑碳气溶胶沉降到冰冻圈表面(如冰川、积雪、海冰等)后,能够降低雪冰表面的反照率,加大雪冰对太阳辐射的吸收,进一步加速冰冻圈消融,对区域气候和水循环带来影响。青藏高原毗邻南亚黑碳高排放区,已有研究也发现南亚的黑碳气溶胶能够跨越喜马拉雅山被传输到青藏高原内陆地区。然而,南亚黑碳气溶胶的跨境传输通量和传输途径还未有清楚的认识,而且不同区域不同季节对青藏高原黑碳气溶胶的贡献量也不清楚。

  针对以上问题,中国科学院西北生态环境资源研究院(筹)冰冻圈科学国家重点实验室、青藏高原地球科学卓越创新中心康世昌团队联合中山大学和瑞典哥德堡大学开展了模拟研究。近日,Journal of Geophysical Research (JGR)发表了合作研究成果“Modeling the origin of anthropogenic black carbon and its radiative feedback over the Tibetan Plateau and surrounding regions”,报道了青藏高原黑碳气溶胶的来源及其传输过程和气候效应。该团队通过数据同化、次网格地形参数化、下垫面静态数据更新以及对比不同化学方案,显著提高了新一代中尺度大气化学-气象模式WRF-Chem在青藏高原上的适用性。通过敏感性试验分析,发现青藏高原黑碳主要来自于南亚的人为排放(图1和2)。在非季风期(10月-次年4月),青藏高原有61.3%的黑碳来自于南亚的人为排放;季风期(5-9月))南亚的人为排放黑碳的贡献率为19.4%。非季风期,中亚和印度西北部的黑碳可以通过西风传输到青藏高原上(图3);同时,喜马拉雅山脉局地的山谷风也是非季风期黑碳气溶胶跨境传输的重要途径(图4)。季风期,高原以南地区存在辐合上升气流,将低层的黑碳气溶胶携带到大气中高层,随后被南风气流传输到青藏高原(图3)。

  以上研究不仅明确了南亚人为排放对青藏高原黑碳的贡献及其传输过程和机制,更重要的是为政府决策、环境外交和气候谈判提供参考数据,也为国际间的黑碳减排合作提供指导。

  研究论文的第一作者为杨俊华博士,通讯作者为康世昌研究员和吉振明副教授。该研究获得了国家自然科学基金(41630754, 91644225, 41301061)、中科院重点部署项目(KJZD-EW-G03-04)和冰冻圈科学国家重点实验室开放课题(SKLCS-OP-2017-02)的资助。

论文链接:http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/2017JD027282/full

图 1 非季风和季风期青藏高原周边不同区域人为排放黑碳气溶胶的贡献量(浓度:ug m-3)和贡献率(%)。(a-d, 中国东部; e-h, 南亚; i-l, 中亚; m-p, 中国北部)


图2 不同区域不同季节人为排放对青藏藏高原黑碳的贡献率(%)


图3 不同季节不同高度风场与黑碳气溶胶的分布


图4 黑碳气溶胶沿经向(89.78°E)的垂直分布