大气污染与气候变化考试重点

目录

1. 排放源 (2)

1.1 硫循环 (2)

1.2 氮循环 (2)

1.3 控制全球变暖的方法： (2)

1.4 短寿命气体 (2)

2. 气溶胶形成机制 (3)

2.1 全球二氧化硫收支及生命周期 (3)

2.2 气溶胶成分及臭氧的全球分布 (3)

2.3 RCPs (3)

3. 气溶胶光学特性 (3)

3.1 AOD (3)

3.2 影响AOD因子 (4)

3.3 我国AOD分布 (4)

3.4 SSA (4)

3.5 影响 因子 (4)

3.6 AAOD (5)

4. 气溶胶辐射强迫 (5)

4.1 辐射强迫 (5)

4.2 辐射强迫区域特征 (5)

5. 气溶胶直接气候效应 (6)

5.1 温度 (6)

5.2 降水 (6)

5.3 沙尘直接气候效应 (6)

5.4 气溶胶直接效应 (6)

5.5 灰霾 (7)

5.6 气溶胶对气候的影响 (7)

6. 气溶胶间接辐射效应 (7)

6.1 第一间接效应 (8)

6.2 第二间接效应 (8)

6.3 云参数 (8)

7 气溶胶与气候的相互作用 (8)

7.1 气候变化对自然源的影响 (8)

7.2 气溶胶与气象参数的相互作用 (9)

1. 排放源

1.1 硫循环

1.2 氮循环

植物、土壤、水

地表源

1.3 控制全球变暖的方法：

减少二氧化碳等温室气体的排放

减少短寿命气体的排放

1.4 短寿命气体

除二氧化碳外的气体，可以作为辐射强迫因素

2. 气溶胶形成机制

2.1 全球二氧化硫收支及生命周期

大气中总量：0.26TgS

生命周期=总量/汇=1.1d

收支：83-83=0

排放的硫有大约60%转化成硫酸盐； 其中15% 是与OH 气态反应，

65%与云中H 2O 2反应， 20%与云中O 3反应。

2.2 气溶胶成分及臭氧的全球分布

①. 硝酸盐：近地面高值区为东亚、南亚、北美洲东北部、欧洲，高空

为南亚；

气溶胶中近地面阿拉伯半岛及其周边地区以及东亚、美国南部、南

非、大洋洲，高空为阿拉伯半岛。

②. 铵盐：地面氨气在南亚、东北亚、中非、美国中西部以及巴西南部

为高值区，高空为南亚

气溶胶中铵盐在欧洲、东北亚、北美东北部，高空北半球普

遍高于南半球

③. 碳类气溶胶：

a) BC ：欧洲、东北亚

b) POA ：欧洲、东北亚、非洲、南美

c) SOA ：南亚东南亚、欧洲、非洲中部、南美

④. 海盐：1月为北大西洋、北太平洋

7月为阿拉伯海、南极洲环流区

⑤. 沙尘：北非为主要高值区

⑥. 臭氧：

1月：北非近赤道、南亚-青藏高原地区

7月：非洲南部、地中海沿岸-阿拉伯地区、东北亚、北美

⑦. 硫酸盐：东亚、欧洲、北美

2.3 RCPs

3. 气溶胶光学特性

3.1 AOD

气溶胶光学厚度（AOD ）描述气溶胶通过吸收散射等方式对通过大气层的太阳光削减作用的物理量，定义为介质的消光系数在单位面积垂直方向上的积分：

21A e ()(,)z z z dz τλσλ=⎰

3. plus 内混合和外混合

内在混合：内混合状态的气溶胶一般可以找到适合的等效折射率计算其光学特性。根据有效介质理论给出混合凝聚粒子中每个基本粒子等效复折射率。内混合状态又有均匀球模型和分层球模型两种。均匀球模型是指把气溶胶粒子看作均匀球粒子，认为每个气溶胶粒子内的各成分均匀混合；分层球模型是指把气溶胶粒子当作一个同心球，其内的每种成分各自独立地形成一个均匀球壳。

在所有组分中，外部混合的散射系数均大于内部混合，而吸收系数则相反。由于这两种相反行为，内部和外部混合的总消光系数实际上是相同

● 外混合是指不同成分的气溶胶颗粒物以独立个体存在的混合方式。

● 内混合是以一种气溶胶为内核外层覆盖其他气溶胶颗粒物的混合方式。

3.2 影响AOD 因子

气溶胶浓度，每个气溶胶粒子的体积、密度，相对湿度

波长：波长越小，AOD 越大

粒径：粗粒子远小于细粒子

季节：夏季高

3.3 我国AOD 分布

空间上：东部高于西部，四川盆地、华北、长三角为高值区

季节上：四川盆地全年高值中心，冬季和秋季我国大部分地区AOD 减小，春季和夏季华北南部、华中北部以及华东地区AOD 增大。

量级：0.3-1.5

3.4 SSA

气溶胶消光系数：b ext =b scat + b abs ，scat 表示散射系数，abs 表示吸收系

数

单次散射反照率（SSA ）定义为：==scat scat ext scat abs

k k k k k ω+ SSA 取值0-1，无气溶胶时为1，全吸收型为0

3.5 影响ω因子

①. 粒子尺度参数

②. 粒子复折射指数

混合方式（内在混合or 外在混合）

相对湿度：BC消光系数起步大，但基本不受RH影响；

海盐、硫酸盐在大于70%时，消光系数均超过10

3.6 AAOD

吸收性光学厚度AAOD= ×(1-SSA)

黑碳加速冰雪融化的原因：改变反照率，辐射吸收增加，反射减少；

或者影响降水。

4. 气溶胶辐射强迫

4.1 辐射强迫

辐射强迫是指由于一些不可抗拒的扰动使得地球能量平衡被打破的现象，常用W·m-2为单位，定义为大气层顶（TOA）或地表向下传输的辐射通量的减少量。

4.2 大气顶的辐射强迫

气溶胶大气顶端辐射强迫可正可负

大气顶端，夏季辐射强迫最强，冬季最弱；

春季为正，由于高浓度吸收性气溶胶——沙尘和云的作用；

4.3 地表辐射强迫

所有气溶胶成分的地表辐射强迫为负，减少到达地面的太阳辐射；

地表辐射强迫直接影响大气稳定度等气象要素；

春季最强，冬季最弱

4.4 辐射强迫区域特征

1. 全球：CO2 1.68, CH4 0.97, 氟利昂0.18，N2O 0.17

CO 0.23，NMVOC 0.10, NO x -0.15

气溶胶直接辐射强迫：-0.27

云：-0.55，

2. 单一气溶胶成分辐射强迫：

3.

中国：在地面，春季辐射强迫最强，冬季最弱；在大气层顶，夏季辐射强迫最强，冬季最弱；